DE102016015772A1

DE102016015772A1 - Werkstück und Verfahren zur Kennzeichnung von Werkstücken

Info

Publication number: DE102016015772A1
Application number: DE102016015772.0A
Authority: DE
Inventors: Christoph Zeh; Thomas Härtling
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2016-10-05
Publication date: 2018-04-05

Abstract

In einer Ausführungsform umfasst das Werkstück (1) einen gewalzten Metallkörper (11) mit einer Länge (L) von mindestens 250 m und eine Kennzeichnung (3) mit mindestens einem Pigment. Das Pigment ist durch Partikel zumindest eines Leuchtstoffs (33) gebildet. Der Metallkörper (11) ist angelassen oder geglüht. Die Kennzeichnung (3) ist überwiegend oder vollständig in den Metallkörper (11) eingedrückt und weist in zumindest einem Teil des nahen ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereichs zu dem Metallkörper (11) einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied von mindestens 15 Prozentpunkten auf, sodass durch den mindestens einen Leuchtstoff (33) der Reflexionsgradunterschied und/oder der Remissionsgradunterschied und/oder der Albedounterschied hervorgerufen ist.

Description

Es wird ein Werkstück angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Kennzeichnung von derartigen Werkstücken angegeben.
In der Druckschrift WO 2011/101001 A1 ist ein Verfahren angegeben, bei dem metallische Komponenten mit einer Leuchtstoffmarkierung versehen werden.
Aus der Druckschrift DE 10 2015 107 744 B3 ist ein Markierungsverfahren bei einer Warmumformung bekannt.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Werkstück anzugeben, das über Walzen hergestellt wird und das eine Identifizierungsmarkierung aufweist.
Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren und durch ein Werkstück mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren den Schritt des Bereitstellens eines Rohlings. Bei dem Rohling handelt es sich beispielsweise um eine Bramme oder um eine Blechrolle, auch als Coil bezeichnet. Insbesondere handelt es sich bei einem Material des Rohlings um ein Metall wie Eisen, eine Eisenlegierung, Stahl, eine Stahllegierung, Aluminium, eine Aluminiumlegierung oder um ein Nichteisenmetall. Ein Gewicht des Rohlings liegt beispielsweise bei mindestens 0,5 t oder 1 t oder 5 t und/oder bei höchstens 20 t oder 12 t.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer oder mehrerer Kennzeichnungen auf den Rohling auf. Die mindestens eine Kennzeichnung wird dabei bevorzugt nur stellenweise auf den Rohling aufgebracht und nicht ganzflächig. Eine ”Kennzeichnung” kann hier und im Folgenden eine beliebige Art von Markierung oder Codierung bedeuten. Die Kennzeichnung wird beispielsweise in Form eines Schriftzuges oder einer Nummer oder eines Zeichens aufgebracht. Bevorzugt handelt es sich bei der Kennzeichnung um eine maschinenlesbare Codierung, etwa in Form eines Strichcodes oder eines zweidimensionalen Codes. Über die Kennzeichnung ist es etwa möglich, dem Rohling eine eindeutige Bauteilnummer zu geben. Ferner kann es möglich sein, bestimmte Teilgebiete des Rohlings eindeutig zu identifizieren, indem sich beispielsweise eine fortlaufende Nummerierung von Teilgebieten über den Rohling hinweg erstreckt.
Die Kennzeichnung umfasst bevorzugt eine oder mehrere Arten von Pigmenten. Im Folgenden wird der Begriff Pigment als Oberbegriff für Farbpigmente ohne Leuchtstoffeigenschaft, also ohne das Vermögen Wellenlängen umzuwandeln, und für Leuchtstoffe verwendet. Besonders bevorzugt schmelzen die Pigmente während des Verfahrens nicht oder zumindest nicht vollständig auf. Die Pigmente liegen bevorzugt als Partikel vor. Ein mittlerer Partikeldurchmesser der Pigmente liegt beispielsweise bei mindestens 0,1 μm oder 0,3 μm und/oder bei höchstens 5 μm oder 3 μm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Rohling zu dem Metallkörper verformt. Dies erfolgt über zumindest ein Walzen. Das Walzen kann oberhalb einer Kristallisationstemperatur als Warmwalzen oder alternativ als Kaltwalzen erfolgen. Insbesondere wird über das Walzen ein Flachprodukt erstellt, das eine größere Breite als Dicke aufweist und deren Länge größer ist als die Breite. Besonders bevorzugt ändert sich beim Walzen die Dicke des Rohlings stärker als die Breite des Rohlings.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch das Walzen aus dem Rohling ein Metallkörper gebildet. Dabei muss es sich bei dem Metallkörper nicht um ein Endprodukt handeln. Es ist möglich, dass der Metallkörper in einem weiteren Verfahrensschritt wie einem weiteren Walzen als weiterer Rohling für einen weiteren Metallkörper herangezogen wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbleibt die Kennzeichnung mindestens bis nach dem Verformen des Rohlings an dem Metallkörper. Durch das Walzen des Rohlings hin zu dem Metallkörper wird die Kennzeichnung nicht zerstört und bleibt bevorzugt lesbar, insbesondere maschinenlesbar, erhalten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Kennzeichnung zumindest in einem Teil des nahen ultravioletten, des sichtbaren und/oder des nahinfraroten Spektralbereichs sowohl gegenüber dem Rohling als auch gegenüber dem Werkstück einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied von mindestens 15 Prozentpunkten oder 25 Prozentpunkten oder 50 Prozentpunkten auf.
Mit anderen Worten ist die Kennzeichnung aufgrund ihrer optischen Eigenschaften sowohl von einer Oberfläche des Rohlings vor dem Verformen als auch von einer Oberfläche des Metallkörpers nach dem Verformen deutlich unterscheidbar, beispielsweise durch eine Kamera oder durch das menschliche Auge. Anders ausgedrückt weist die Kennzeichnung zu einer Oberfläche des Rohlings und des Metallkörpers einen hohen Kontrast auf, zumindest unter geeigneten Beleuchtungsbedingungen, die zum Auslesen der Kennzeichnung verwendet werden. Unter dem nahen ultravioletten Spektralbereich wird insbesondere der Bereich von 300 nm bis 420 nm verstanden, der sichtbare Spektralbereich bezeichnet insbesondere Wellenlängen von 420 nm bis 760 nm und der nahinfrarote Spektralbereich Wellenlängen von 760 nm bis 1500 nm. Es ist möglich, dass zum Auslesen der Kennzeichnung optische Filter verwendet werden, die zum Beispiel eine Anregungswellenlänge eines Leuchtstoffs blockieren, sodass dann nur die vom Leuchtstoff aufgrund der Anregung erzeugte Strahlung detektiert wird. Insbesondere erfüllt die Kennzeichnung hinsichtlich des Kontrasts und/oder eines Helligkeitsunterschieds die derzeitige Norm ISO/TEC TR 29158, welche für direkt markierte Bauteile gefordert wird.
In mindestens einer Ausführungsform weist das Verfahren die folgenden Schritte auf:

A) Bereitstellen eines Rohlings,
B) Aufbringen einer Kennzeichnung stellenweise auf den Rohling, und
C) Verformen des Rohlings zu einem Metallkörper, wobei – das Verformen im Schritt C) ein Walzen ist, sodass sich eine Dicke des Rohlings zu dem Metallkörper hin stärker ändert als eine Breite des Rohlings, – die Kennzeichnung mindestens bis nach dem Schritt C) am Metallkörper verbleibt und durch das Verformen nicht zerstört wird, und – die Kennzeichnung in zumindest einem Teil des nahen ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereichs sowohl zu dem Rohling als auch zu dem Metallkörper einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied von mindestens 15 Prozentpunkten aufweist.

Bevorzugt werden die einzelnen Verfahrensschritte nacheinander und in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren einen Schritt D). Der Schritt D) folgt bevorzugt dem Schritt C) nach. Bei dem Schritt D) handelt es sich um eine Temperaturbehandlung des Metallkörpers. Bevorzugt ist die Temperaturbehandlung ein Anlassen oder Glühen des Metallkörpers. Insbesondere handelt es sich um ein Rekristallisationsglühen, alternativ um ein Weichglühen, ein Spannungsarmglühen, ein Normalglühen, ein Grobkornglühen, ein Diffusionsglühen oder ein Lösungsglühen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt eine Temperatur bei der Temperaturbehandlung bei mindestens 350°C oder 450°C oder 600°C oder 700°C oder 1050°C. Alternativ oder zusätzlich liegt die Temperatur bei höchstens 1300°C oder 900°C oder 750°C oder 550°C. Insbesondere liegt die Temperatur bei 500°C oder 650°C oder 710°C oder 800°C oder 1200°C, etwa mit einer Toleranz von jeweils 20°C.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform dauert die Temperaturbehandlung mindestens 1 h oder 12 h oder einen Tag oder drei Tage oder eine Woche. Alternativ oder zusätzlich dauert die Temperaturbehandlung höchstens einen Monat oder zwei Wochen oder eine Woche. Somit dauert die Temperaturbehandlung vergleichsweise sehr lange, relativ zum Verformen des Rohlings zu dem Metallkörper.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird beim Verformen des Rohlings die Kennzeichnung überwiegend oder vollständig in den Rohling und/oder den Metallkörper eingedrückt. Überwiegend kann bedeuten zu einem Anteil von mindestens 50% oder 80% oder 95%. Insbesondere ragt die Kennzeichnung nach dem Verformen nicht aus dem Metallkörper heraus. Die Kennzeichnung kann bündig mit einer Oberfläche des Metallkörpers abschließen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Kennzeichnung sowohl vor dem Schritt des Verformens des Rohlings zu dem Metallkörper als auch nach dem Schritt der Temperaturbehandlung lesbar, insbesondere maschinenlesbar.
Es ist möglich, dass sich mindestens eine optische Eigenschaft der Kennzeichnung beim Schritt des Verformens des Rohlings zu einem Metallkörper und/oder bei der Temperaturbehandlung verändert. Dies kann zur Folge haben, dass ein Auslesen der Kennzeichnung vor und nach einem dieser Schritte in verschiedenen Spektralbereichen erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Kennzeichnung an beiden Enden des Rohlings angebracht. Insbesondere befindet sich dann eine Kennzeichnung an beiden Enden einer Blechrolle, die den Rohling und/oder den Metallkörper bildet. Alternativ oder zusätzlich befindet sich die Kennzeichnung an zwei einander gegenüberliegenden Seiten, speziell Hauptseiten, des Rohlings und/oder der Kennzeichnung. Bevorzugt ist die Kennzeichnung an beiden Enden des Rohlings beiderseits aufgebracht und an entsprechenden Stellen des Metallkörpers nach dem Verformen noch vorhanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Kennzeichnung verzerrt aufgebracht. Ein Verzerrungsfaktor entspricht dabei bevorzugt einem Dickenänderungsfaktor und/oder einem Längenänderungsfaktor beim nachfolgenden Verformen. Somit wird die Kennzeichnung bevorzugt entlang einer Walzrichtung gestaucht aufgebracht. Hierdurch ist es möglich, dass beim Verformen eine Längenänderung und/oder eine Dickenänderung des Rohlings hin zu dem Metallkörper derart erfolgt, so dass die Stauchung der Kennzeichnung beim Verformen entfernt wird und die Kennzeichnung nach dem Verformen ohne Probleme lesbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Kennzeichnung als Pigmente zumindest ein temperaturbeständiges, farbgebendes Material auf oder besteht aus einem oder mehrerer solcher Materialien. Bei dem temperaturbeständigen Material und somit bei den Pigmenten handelt es sich beispielsweise um eine Keramik mit einer von dem Rohling und dem Werkstück verschiedenen Farbe. Beispielsweise ist die Keramik weiß, bunt oder schwarz und liegt bevorzugt in Partikelform vor. Es können mehrere Teilgebiete der Kennzeichnung vorhanden sein, die unterschiedliche Farben aufweisen, um einen erhöhten Kontrast innerhalb der Kennzeichnung zu gewährleisten. Anders als ein Leuchtstoff ist die Keramik nicht zu einer Wellenlängenumwandlung von Strahlung eingerichtet. Bei der Keramik handelt es sich zum Beispiel um eine Keramik auf Basis von Aluminiumoxid oder Aluminiumtitanat, um eine Silicidkeramik, eine Silikatkeramik, eine Nitridkeramik oder um ein Kaolin.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Kennzeichnung als Pigmente einen oder mehrere Leuchtstoffe auf oder besteht aus einem oder aus mehreren Leuchtstoffen. Durch den zumindest einen Leuchtstoff ist dann ein Reflexionsgradunterschied zwischen der Kennzeichnung und dem Rohling sowie dem Werkstück bewirkt. Leuchtstoffe können in spektralen Teilbereichen, in denen der Leuchtstoff über Fotolumineszenz emittiert, einen Reflexionsgrad von mehr als 100% aufweisen. Ein über 100% hinausgehender Reflexionsgrad ist somit durch das von dem Leuchtstoff erzeugte Sekundärlicht hervorgerufen. Der Leuchtstoff kann zusätzlich zu der Keramik vorhanden sein.
Der Leuchtstoff oder die Leuchtstoffmischung enthält bevorzugt zumindest einen der folgenden Leuchtstoffe oder besteht hieraus: Eu²⁺-dotierte Nitride wie (Ca,Sr)AlSiN₃:Eu²⁺, Sr(Ca,Sr)Si₂Al₂N₆:Eu²⁺, (Sr,Ca)AlSiN₃·Si₂N₂O:Eu²⁺, (Ca,Ba,Sr)₂Si₅N₈:Eu²⁺, (Sr,Ca)[LiAl₃N₄]:Eu²⁺; Granate aus dem allgemeinen System (Gd,Lu,Tb,Y)₃(Al,Ga,D)₅(O,X)₁₂:RE mit X = Halogenid, N oder zweiwertiges Element, D = drei- oder vierwertiges Element und RE = Seltenerdmetalle wie Lu₃(Al_1-xGa_x)₅O₁₂:Ce³⁺, Y₃(Al_1-xGa_x)₅O₁₂:Ce³⁺; Eu²⁺-dotierte Sulfide wie (Ca,Sr,Ba)S:Eu²⁺; Eu²⁺-dotierte SiONe wie (Ba,Sr,Ca)Si₂O₂N₂:Eu²⁺; SiAlONe etwa aus dem System Li_xM_yLn_zSi_12-(m+n)Al_(m+n)O_nN_16-n; beta-SiAlONe aus dem System Si_6-xAl_zO_yN_8-y:RE_z; Nitrido-Orthosilikate wie AE_2-x-aRE_xEu_aSiO_4-xN_x, AE_2-x-aRE_xEu_aSi_1-yO_4-x-2yN_x mit RE = Seltenerdmetall und AE = Erdalkalimetall; Orthosilikate wie (Ba,Sr,Ca,Mg)₂SiO₄:Eu²⁺; Chlorosilikate wie Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂:Eu²⁺; Chlorophosphate wie (Sr,Ba,Ca,Mg)₁₀(PO₄)₆Cl₂:Eu²⁺; BAM-Leuchtstoffe aus dem BaO-MgO-Al₂O₃-System wie BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺; Halophosphate wie M₅(PO₄)₃(Cl,F):(Eu²⁺,Sb³⁺,Mn²⁺); SCAP-Leuchtstoffe wie (Sr,Ba,Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺. Als Leuchtstoffe sind auch die in der Druckschrift EP 2 549 330 A1 angegebenen Leuchtstoffe einsetzbar. Hinsichtlich der verwendeten Leuchtstoffe wird der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift durch Rückbezug mit aufgenommen.
Der Leuchtstoff kann zu einer Verkürzung der Wellenlänge einer Anregungsstrahlung, auch als Up Conversion bezeichnet, eingerichtet sein und dann beispielsweise infrarotes Licht in sichtbares Licht umwandeln. Alternativ kann der Leuchtstoff kurzwelliges Licht in langwelliges Licht umwandeln. Eine Anregung des Leuchtstoffs erfolgt im nahen ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereich. Ein Auslesen des Leuchtstoffs erfolgt bevorzugt im sichtbaren oder im nahen ultravioletten Spektralbereich.
Es ist möglich, dass der Leuchtstoff insbesondere durch die Temperaturen während des Walzens und/oder der nachfolgenden Temperaturbehandlung in seinen Lumineszenzeigenschaften verändert wird. Hierdurch ist auch eine Qualitätskontrolle erzielbar, ob die Temperaturbehandlung und/oder das Walzen bei korrekten Prozessparametern erfolgt ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Kennzeichnung im Schritt B) unmittelbar auf den Rohling aufgebracht. Das Aufbringen der Kennzeichnung oder eines Rohmaterials für die Kennzeichnung erfolgt beispielsweise über Analogdruck wie Siebdruck oder über Digitaldruck wie Inkjet. Ebenso kann die Kennzeichnung oder ein Rohmaterial für die Kennzeichnung aufgesprüht werden oder über ein spannungsgetriebenes Verfahren wie Elektrophorese oder Galvanisieren aufgebracht werden. Beispielsweise wird die Kennzeichnung oder das Rohmaterial als eine Paste oder als eine Flüssigkeit mit Tinteneigenschaften aufgebracht. Ebenso kann die Kennzeichnung mit einem Laserschreiben etwa mit Farbstoffpulvern aufgebracht werden, wie in der Druckschrift WO 2010/057470 A2 angegeben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird durch Rückbezug mit aufgenommen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Kennzeichnung ein organisches Matrixmaterial auf, beispielsweise auf Acrylatbasis. Über dieses organische Matrixmaterial ist die Kennzeichnung, insbesondere der farbgebende Bestandteil der Kennzeichnung wie der Leuchtstoff, zumindest im Schritt B) an dem Rohling befestigt. Das Matrixmaterial wirkt als eine Art Klebstoff für den farbgebenden Bestandteil. Das organische Matrixmaterial beinhaltet zum Beispiel ein Bindemittel, ein organisches Lösungsmittel, ein Dispergiermittel und/oder einen Weichmacher. Insbesondere wird eine Phosphorpastenzusammensetzung verwendet, wie in der Druckschrift DE 602 18 966 T2 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird durch Rückbezug mit aufgenommen.
Enthält die Kennzeichnung einen anorganischen Haftvermittler für die Haftung zwischen den Pigmenten und dem Rohling, was gleichbedeutend sei kann mit einem anorganischen Matrixmaterial, so erweicht der Haftvermittler bevorzugt beim Walzen und/oder bei der Temperaturbehandlung. Die Pigmente erweichen dabei bevorzugt nicht oder nur kaum während des Verfahrens und eine Bindung zwischen den Pigmenten und dem Metallkörper wird durch den Haftvermittler und/oder durch ein Einsinken oder Eindrücken des Haftvermittlers und die daran gebundenen Pigmente erreicht. Alternativ haften die Pigmente alleine durch das Eindrücken in den Rohling während des Walzens an dem Metallkörper.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform besteht die fertige Kennzeichnung aus den Partikeln der Pigmente und dem Matrixmaterial. In diesem Fall handelt es sich bei dem Matrixmaterial bevorzugt um ein anorganisches Material, etwa um ein Glas auf Basis von Siliziumdioxid.
Enthält die Kennzeichnung keinen anorganischen Haftvermittler, sondern nur die Pigmente als anorganische, feststoffliche Komponente, so erweichen die Pigmente bevorzugt nicht oder nur oberflächlich während des Verfahrens und eine Bindung zwischen den Pigmenten und dem Metallkörper ergibt sich durch eine Bindung der Pigmente direkt an ein Material des Metallkörpers. Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Kennzeichnung nach dem Schritt C) in einem Schritt E) von dem fertiggeformten Werkstück entfernt, etwa durch ein Abschneiden oder Stanzen. Beispielsweise wird die Kennzeichnung abgeschnitten, sodass während des Schritts E) der Metallkörper verkürzt werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform bricht das Matrixmaterial beim Verformen teilweise. Das heißt, beim Walzen kann das Matrixmaterial zermahlen werden. Dabei bleiben die Pigmentpartikel bevorzugt unbeschädigt erhalten.
Insbesondere weist das Matrixmaterial eine geringere Härte auf als die Pigmentpartikel.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das beim Walzen zermahlene Matrixmaterial nachfolgend aufgeschmolzen. Durch das erneute Aufschmelzen bildet sich bevorzugt eine Umhüllung um die Pigmentpartikel herum, so dass eine Versiegelung resultiert, die die Pigmentpartikel bei der nachfolgenden Temperaturbehandlung geschützt sind, etwa vor Reaktionen mit einem Gas aus der umgebenden Atmosphäre.
Alternativ zu einem solchen Matrixmaterial ist es möglich, dass die Pigmentpartikel einen Kern-Schale-Aufbau aufweisen. Dabei ist der Kern bevorzugt für den Kontrast der Kennzeichnung verantwortlich und die Schale verhindert eine etwa chemische Zerstörung des Kerns.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Pigmentpartikel eine größere Härte auf als der Rohling, der Metallkörper und/oder ein Walzwerkzeug für das Walzen. Bevorzugt liegt eine Härte der Pigmentpartikel zwischen einer Härte des Rohlings und des Walzwerkzeugs.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ändert sich beim Walzen die Dicke des Rohlings hin zu dem Metallkörper mindestens einen Faktor 1,25 oder 1,5 oder 2 oder 3. Alternativ oder zusätzlich ändert sich die Breite beim Walzen um höchstens einen Faktor 1,001 oder 1,0001 oder 1,00001. Mit anderen Worten ändert sich die Dicke und damit auch die Länge des Rohlings signifikant, während die Breite des Rohlings konstant bleibt. Beim Walzen erfolgt somit ein anisotropes Verformen des Rohlings.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Rohling beim Bereitstellen und/oder weist der Metallkörper nach dem Walzen eine Länge von mindestens 100 m oder 250 m oder 0,5 km auf. Alternativ oder zusätzlich liegt diese Länge bei höchstens 30 km oder 10 km oder 5 km.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Kennzeichnung über die gesamte Länge des Rohlings und/oder des Metallkörpers hinweg aufgebracht. Beispielsweise wird ein Kennzeichnungsbereich in periodischen, regelmäßigen Abständen angebracht. Ein Abstand zwischen benachbarten Kennzeichnungsbereichen liegt beispielsweise bei mindestens 0,1 m oder 0,5 m und/oder bei höchstens 10 m oder 2 m.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Kennzeichnung, in Draufsicht gesehen, eine Vielzahl von punktartigen, inselförmigen Teilbereichen. Die Teilbereiche sind voneinander getrennt und nicht durch ein Material der Kennzeichnung miteinander verbunden. Ein mittlerer Durchmesser der Teilbereiche liegt beispielsweise bei mindestens 0,5 μm oder 1 μm und/oder bei höchstens 50 μm oder 20 μm oder 10 μm. In diesem Fall ist die Kennzeichnung, in Draufsicht gesehen, bevorzugt durch die einzelnen Teilbereiche zusammengesetzt, die in einer Dichtemodulation vorliegen können. Eine mittlere Ausdehnung der Kennzeichnung insgesamt liegt dabei bevorzugt bei mindestens dem 20-Fachen oder 50-Fachen des mittleren Durchmessers der Teilbereiche.
Beispielsweise liegen die Pigmente in einer homogenen, dichtgepackten oder annähernd dichtgepackten, insbesondere einlagigen Verteilung an der Oberfläche des Metallkörpers vor. Sollte eine Inselbildung gegeben sein, so liegt bevorzugt eine gleichmäßige Verteilung der Inseln über den Kennzeichnungsbereich vor, sodass die Inseln, mit bloßem Auge oder mit einem Auslesesystem betrachtet, als zusammenhängend erscheinen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Kennzeichnung durch einen oder durch mehrere zusammenhängende Kennzeichnungsbereiche gebildet. Die einzelnen Kennzeichnungsbereiche stellen beispielsweise Balken eines Strichcodes, Elemente eines Punktcodes oder Matrixcodes oder Ziffern, Buchstaben oder Symbole dar. Innerhalb der Kennzeichnungsbereiche bedeckt die Kennzeichnung das Werkstück vollständig, lückenlos und zusammenhängend. Eine mittlere Ausdehnung des mindestens einen Kennzeichnungsbereichs beträgt bevorzugt mindestens ein 20-Faches oder ein 50-Faches eines mittleren Durchmessers von Farbpigmenten der Kennzeichnung. Die Farbpigmente sind dabei beispielsweise keramische, farbige Partikel oder Leuchtstoffpartikel.
Darüber hinaus wird ein Werkstück angegeben. Das Werkstück ist mit einem Verfahren hergestellt, wie in Verbindung mit einer oder mehrerer der oben genannten Ausführungsformen angegeben. Merkmale des Verfahrens sind daher auch für das Werkstück offenbart und umgekehrt.
In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Werkstück einen gewalzten Metallkörper mit einer Länge von mindestens 250 m und eine Kennzeichnung mit einem oder mit mehreren verschiedenen Pigmenten, speziell in Partikelform. Das Pigment ist durch zumindest einen Leuchtstoff und/oder durch zumindest eine Keramik gebildet. Der Metallkörper wurde einem Anlassen und/oder einem Glühen unterzogen. Die Kennzeichnung ist vollständig in den Metallkörper eingedrückt. Es befindet sich die Kennzeichnung zumindest an beiden Enden des Metallkörpers auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Metallkörpers. Die Kennzeichnung weist in zumindest einem Teil des nahen ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereichs zu dem Metallkörper einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied von mindestens 15 Prozentpunkten auf.
Dass der Metallkörper gewalzt ist und einem Anlassen oder Glühen unterzogen wurde, lässt sich beispielsweise anhand der Gefügestruktur, einer Oberflächenstruktur und/oder einer Kristallkorngrößenverteilung nachweisen.
Ferner werden die folgende Aspekte offenbart, die insbesondere wie erläutert aufeinander rückbezogen sein können, wobei die Nummerierung lediglich zur einfacheren Nachvollziehbarkeit dient:

1. Der erste Aspekt ist auf ein Verfahren zur Kennzeichnung von Werkstücken mit den folgenden Schritten in der angegebenen Reihenfolge gerichtet: A) Bereitstellen eines Rohlings, B) Aufbringen einer Kennzeichnung stellenweise auf den Rohling, und C) Verformen des Rohlings zu einem Metallkörper, wobei – das Verformen im Schritt C) ein Walzen ist, sodass sich eine Dicke des Rohlings zu dem Metallkörper hin stärker ändert als eine Breite des Rohlings, – die Kennzeichnung mindestens bis nach dem Schritt C) am Metallkörper verbleibt und durch das Verformen nicht zerstört wird, und – die Kennzeichnung in zumindest einem Teil des nahen ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereichs sowohl zu dem Rohling als auch zu dem Metallkörper einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied von mindestens 15 Prozentpunkten aufweist.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt, ferner umfassend einen Schritt D), der dem Schritt C) nachfolgt, wobei der Schritt D) ein Anlassen oder ein Glühen des Metallkörpers ist, sodass der Metallkörper mit der Kennzeichnung für eine Zeitspanne von mindestens einer Stunde auf eine Temperatur von mindestens 350°C gebracht wird, wobei die Kennzeichnung im Verfahrensschritt C) vollständig in den Rohling eingedrückt wird, wobei die Kennzeichnung sich zumindest im nahen ultravioletten, sichtbaren oder nahinfraroten Spektralbereich sowohl vor dem Schritt C) als auch nach dem Schritt D) maschinenlesbar von dem Rohling und von dem Metallkörper unterscheidet.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Kennzeichnung im Schritt B) zumindest an beiden Enden des Rohlings und auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Rohlings aufgebracht wird und sich die Kennzeichnung im sichtbaren Spektralbereich sowohl vor dem Schritt C) als auch nach dem Schritt D) maschinenlesbar von dem Rohling und von dem Metallkörper unterscheidet.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem die Kennzeichnung im Schritt B) verzerrt aufgebracht wird, sodass eine Längsausdehnung der Kennzeichnung entlang einer Walzrichtung gestaucht ist, wobei im Schritt C) eine Längenänderung und Dickenänderung des Rohlings derart erfolgt, sodass die Kennzeichnung im Schritt C) entzerrt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Kennzeichnung durch mindestens einen Leuchtstoff gebildet ist oder wenigstens einen Leuchtstoff umfasst, der den Reflexionsgradunterschied und/oder den Remissionsgradunterschied und/oder den Albedounterschied hervorruft, wobei die Kennzeichnung ein lichtdurchlässiges, anorganisches Matrixmaterial umfasst, das zumindest nach dem Schritt C) den Leuchtstoff versiegelt, und wobei über das Matrixmaterial die Kennzeichnung an dem Rohling sowie an dem Metallkörper befestigt ist.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Aspekt, bei dem das Matrixmaterial im Schritt C) zum Teil bricht und nachfolgend nochmals aufgeschmolzen wird, um den Leuchtstoff zu versiegeln, wobei der Leuchtstoff eine größere Härte aufweist als der Rohling, der Metallkörper und ein Walzwerkzeug.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem im Schritt C) die Dicke um mindestens einen Faktor 1,5 und die Breite um höchstens einen Faktor 1,001 geändert wird, wobei der Metallkörper nach dem Schritt C) eine Länge von mindestens 250 m aufweist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem die Kennzeichnung im Schritt B) periodisch über die gesamte Länge des Rohlings hinweg aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, ferner umfassend einen Schritt E), der dem Schritt C) nachfolgt, wobei im Schritt E) die Kennzeichnung vollständig und spurlos von dem Metallkörper entfernt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem die Kennzeichnung, in Draufsicht gesehen, durch eine Vielzahl von punktförmigen, inselförmigen Teilbereichen mit einem mittleren Durchmesser von höchstens 50 um gebildet wird, wobei die Kennzeichnung, in Draufsicht gesehen und alle Teilbereiche zusammengenommen betrachtet, eine mittlere Ausdehnung von mindestens dem 20-Fachen des mittleren Durchmessers aufweist, und wobei eine mittlere Rauheit einer Oberfläche des Werkstücks an der Kennzeichnung von einer mittleren Rauheit von verbleibenden Gebieten der Oberfläche um höchstens einen Faktor 2 abweicht.
11. Verfahren nach einem der Aspekte 1 bis 9, bei dem die Kennzeichnung durch mindestens einen zusammenhängenden Kennzeichnungsbereich gebildet ist, wobei der mindestens eine Kennzeichnungsbereich eine mittlere Ausdehnung von mindestens einem 20-Fachen eines mittleren Durchmessers von Pigmenten der Kennzeichnung aufweist.
12. Ein weiterer Aspekt betrifft ein Werkstück mit – einem gewalzten Metallkörper mit einer Länge von mindestens 250 m, und – einer Kennzeichnung mit mindestens einem Pigment, wobei – das Pigment durch Partikel zumindest eines Leuchtstoffs und/oder durch Keramikpartikel gebildet ist, – der Metallkörper einem Anlassen oder einem Glühen unterzogen wurde, – die Kennzeichnung vollständig in den Metallkörper eingedrückt ist, – sich die Kennzeichnung zumindest an beiden Enden des Metallkörpers auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Metallkörpers befindet, und – die Kennzeichnung in zumindest einem Teil des nahen ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereichs zu dem Metallkörper einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied von mindestens 15 Prozentpunkten aufweist.

Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren und ein hier beschriebenes Werkstück unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
1 und 3 Ausführungsbeispiele von Schritten von hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung von hier beschriebenen Werkstücken in schematischen Schnittdarstellungen und perspektivischen Darstellungen,
2 schematische perspektivische Darstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Werkstücken, und
4 schematische Draufsichten auf Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Werkstücken.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens illustriert. Gemäß 1A wird eine Bramme als Rohling 2 gestellt. Die Bramme weist beispielsweise ungefähre Abmessungen von 1 m × 5 m × 0,2 m auf. Die Bramme ist etwa aus einer Eisenlegierung.
Alternativ hierzu wird gemäß 1B als Rohling 2 eine Rolle, englisch als coil bezeichnet, bereitgestellt. Diese Rolle ist beispielsweise durch ein Warmwalzen aus einer Bramme etwa gemäß 1A hergestellt. Messungen des aufgerollten Rohlings 2 liegen zum Beispiel in der Größenordnung von 1 m × 3 mm × 5 km.
Gemäß 1C wird auf den Rohling 2 stellenweise eine Kennzeichnung 3 aufgebracht. Die Kennzeichnung 3 wird etwa als Paste/Tinte aufgedruckt oder aufgesprüht. Die Paste/Tinte beinhaltet Pigmentpartikel und optional ein Lösungsmittel und/oder ein Bindemittel. Das Lösungsmittel ist dazu eingerichtet, in nachfolgenden Verfahrensschritten rückstandsfrei abzudampfen. Das optionale Bindemittel ist bevorzugt dazu eingerichtet, die Pigmentpartikel untereinander oder an dem Rohling 2 zu befestigen. Bei den Pigmentpartikeln handelt es sich etwa um keramische Partikel oder um Leuchtstoffpartikel, wobei unterschiedliche Arten von Pigmentpartikeln als Mischung aufgebracht werden können.
Weiterhin ist in 1C illustriert, dass die Kennzeichnung 3 verzerrt aufgebracht wird, sodass die einzelnen Gebiete der Kennzeichnung 3 entlang einer Länge L des Rohlings 2 eine signifikant geringere Ausdehnung aufweisen als entlang einer Breite B. Bei dem Rohling 2 der 1C handelt es sich insbesondere um die Bramme der 1A oder um die Rolle der 1B.
Im Verfahrensschritt der 1D wird der Rohling 2 zu einem Metallkörper 11 gewalzt. Dies erfolgt mit Hilfe zumindest eines Walzwerkzeugs 4, schematisch als nur eine einzige Walzrolle veranschaulicht. Durch das Walzen wird eine Dicke T des Rohlings 2 hin zu dem Metallkörper 11 signifikant verringert, die Breite B bleibt unverändert oder nahezu unverändert. Weiterhin erfolgt durch das Walzen eine signifikante Änderung der Länge L. Die Länge L des fertig gewalzten Metallkörpers 11 liegt bevorzugt bei mehreren 100 m.
Durch das Walzen werden ferner die Pigmentpartikel, insbesondere ein Leuchtstoff 33, vollständig in den Metallkörper 11 eingepresst. Dabei weisen die Pigmentpartikel eine größere Härte auf als der Rohling 2 und der Metallkörper 11. Beim Schritt der 1D handelt es sich um ein Warmwalzen oder ein Kaltwalzen.
Die Veränderung des Metallkörpers 11 ist in 1E in Draufsicht veranschaulicht. Durch das Walzen, symbolisiert durch einen Pfeil, ändert sich die Länge L und damit auch ein Abstand zwischen einzelnen Bereichen der Markierung 3 entlang der Länge L. In Richtung parallel zur Breite B hingegen erfolgt keine oder keine signifikante Veränderung des Werkstücks 11 sowie der Markierung 11. Die Dickenänderung ist aus 1E nicht ersichtlich.
In 1F ist das fertige Werkstück 1 mit dem Metallkörper 11 und der Kennzeichnung 3 gezeigt. Das Werkstück 1 liegt dabei aufgerollt in Form einer Rolle vor. An beiden Enden des Metallkörpers 11 und auf beiden Hauptseiten des Metallkörpers 11 befindet sich jeweils eine der Kennzeichnungen 3. Hierdurch ist eine Identifikation der Rolle einfach ermöglicht.
Weiterhin erfolgt im Schritt der 1F eine Temperaturbehandlung, insbesondere ein Rekristallisationsglühen. Die Temperaturbehandlung erfolgt beispielsweise bei einer Temperatur von ungefähr 710°C und über eine Dauer von ein bis zwei Wochen hinweg. Durch die Temperaturbehandlung wird die Kennzeichnung nicht zerstört.
Die Temperaturbehandlung, insbesondere das Glühen, gleich welcher Art, kann in einem Prozessgas wie beispielsweise in Luft, in einer N₂- oder einer H₂-Atmosphäre erfolgen. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Kennzeichnung Pigmente enthält, welche nicht mit dem Prozessgas reagieren, insbesondere nicht oxidieren oder reduzieren, und es so zu einer Kontraständerung kommt. Auf diese Weise werden auch Legierungsbildungen ausgeschlossen. Beispielsweise würde TiO₂ als gängiges Pigment in einer H₂-Atmosphäre zu Ti reduziert, würde dadurch grau werden gegebenenfalls eine intermetallische Phase mit dem Metallkörper ausbilden. Eine derartige Reaktion sollte durch die Wahl der Pigmente und des Prozessgases vermieden werden.
In der Darstellung der 1G ist zu erkennen, dass durch das Walzen in 1D auch die Kennzeichnung 3 selbst gestreckt wurde, und nicht nur das Werkstück 11, vergleiche 1C. Damit ist nach dem Walzen die Kennzeichnung gut lesbar.
Insbesondere bei der Temperaturbehandlung nach dem Walzen erfolgt eine Lagerung vieler unterschiedlicher Rollen in einem Ofen über eine vergleichsweise lange Zeit hinweg. Durch die Kennzeichnung 3 ist eine Identifizierung der Rollen auch nach der Temperaturbehandlung möglich, anders als dies bei aufgebrachten Schildern, die durch das Walzen zerstört werden, oder durch Tinten auf organischer Basis, die durch die hohen Temperaturen zerstört werden, der Fall ist.
Optional, siehe 1H, kann die Kennzeichnung vor einem Ausliefern entfernt werden, so dass ein Werkstück 1' ohne Kennzeichnung resultiert. Die Kennzeichnung wird dabei spurlos und rückstandsfrei beispielsweise durch Stanzen entfernt, wobei das Teilstück des Werkstücks mit der Kennzeichnung abgetrennt wird.
Somit ist insbesondere zum Zweck der Rückverfolgbarkeit mit dem hier beschriebenen Verfahren eine eindeutige Kennzeichnung von Rohstoffen, Halbzeugen und Produkten auch über Temperaturbehandlungen hinweg ermöglicht. Für einige Objekte gestaltet sich diese Kennzeichnung ansonsten schwierig, da extreme Prozessbedingungen durchlaufen werden, welche zum Versagen anderer Kennzeichnungsverfahren führen. Ohne eine solche Kennzeichnung sind Verwechslungen oder der Verlust der Kennzeichnung unter anderem in Stahlwerken und in Walzwerken an der Tagesordnung. Die hier beschriebene Methode der Kennzeichnung erlaubt das dauerhafte Anbringen der Kennzeichnung 3 am Werkstück 1. Eine Verwechslung oder ein Verlust der Kennzeichnung 3 ist daher nicht mehr gegeben.
Ein Kerngedanke des hier beschriebenen Verfahrens liegt somit darin, eine Kennzeichnung 3 aufzubringen, welche in Form einer Tinte, Paste oder ähnlichem direkt auf die Werkstoffoberfläche aufgetragen wird, insbesondere durch Aufdrucken eines Codes. Dabei enthält die Paste oder die Tinte bevorzugt harte, ausschließlich anorganische Pigmente, besonders bevorzugt Keramikpigmente und anorganische Färbstoffe und Leuchtstoffe, welche durch den Walzprozess dauerhaft an und/oder in eine Metalloberfläche angedrückt oder eingedrückt werden. Eine Haftung der Pigmente auf oder in der Werkstoffoberfläche ist hierbei besser als am Walzwerkzeug.
Die Codierung durch die Kennzeichnung 3 erfolgt zum Beispiel in 1D-Form eines Barcodes, sodass eine Streckung der Codierung in Walzrichtung die Lesbarkeit nicht beeinträchtigt. Bevorzugt ist die Codierung in 2D-Form so gewählt, dass eine Streckung der Codierung in Walzrichtung zu einer Codierung im richtigen Aspektverhältnis führt, da die Kennzeichnung 3 zunächst in gestauchter Form auf den ungewalzten Rohling 2 aufgebracht wird. Der Kontrast zwischen der Werkstückoberfläche und den Pigmenten ist auch bei geringer Pigmentkonzentration, bezogen auf einen Flächenanteil, hoch, speziell dadurch, dass es sich bei den Pigmenten um einen keramischen Leuchtstoff handeln kann, sodass eine Streckung des Werkstücks und die damit einhergehende Verringerung der Pigmentflächenkonzentration beim Walzen nicht zu einer Unlesbarkeit der Codierung führt. So kann von vorneherein eine geringe Konzentration der Pigmente aufgebracht und verdruckt werden, welche bevorzugt mit dem bloßen Auge nicht sichtbar ist. Durch die geringe Konzentration der Pigmente an der Oberfläche sind andere funktionsrelevante Eigenschaften des Werkstücks nicht oder nur unwesentlich verändert und Nachfolgeprozesse, wie insbesondere eine Lackierung, und die geplante Bauteilverwendung werden nicht gestört. Dadurch, dass solche keramischen Pigmente temperaturstabil sind, sind auch lange Temperaturbehandlungen möglich.
Gemäß 2 erfolgt die Kennzeichnung durch die Kennzeichnung 3 auf dem Metallkörper 11 fortlaufend, bevorzugt als wiederkehrendes Muster etwa in Form eines Barcodes oder einfach nur in Form von Punkten in einem festgelegten Abstand von zum Beispiel 1 m. Hierdurch ist ein Echtheitsnachweis insbesondere beim Abrollen des Metallkörpers 11 von der Rolle über die gesamte Rolle hinweg möglich, beispielsweise dadurch, dass die Pigmente eine kundenspezifische Mischung aus Leuchtstoffpigmenten sind.
Dabei können, siehe 2A, die einzelnen Bereiche für die Kennzeichnung 3 mittig entlang einer Längsachse auf eine Hauptseite des Metallkörpers 11 aufgebracht sein. Ebenso, siehe 2B, können die einzelnen Bereiche der Kennzeichnung 3 sich an einem Rand des Metallkörpers 11 befinden, so dass auch eine Identifizierung des Metallkörpers 11 in aufgerolltem Zustand gegeben ist.
Beim Verfahren der 3A werden die Pigmentpartikel, insbesondere der Leuchtstoff 33, auf dem Rohling 2 aufgebracht. Nachfolgend wird ein Matrixmaterial 35, beispielsweise ein niedrigschmelzendes Glas, aufgebracht und optional aufgeschmolzen. Hierdurch können die Pigmentpartikel 33 in das Matrixmaterial 35 eingebettet werden.
Vor der Darstellung in 3B ist das Walzen erfolgt. Dadurch sind die Partikel 33 in den Metallkörper 11 eingepresst. Dabei wurde das Matrixmaterial 35 beim Walzen teilweise zerstört und zerbrochen. Jedoch umgibt das Matrixmaterial 35 immer noch die Partikel 33.
In einem nachfolgenden Schritt, vergleiche 3C, ist das Matrixmaterial 35 nochmals abgeschmolzen, sodass eine dichte Versiegelung der Partikel 33 resultiert. Optional können die verbleibenden Bereiche der Oberfläche des Metallkörpers 11, an denen sich keine Partikel 33 befinden, von dem Matrixmaterial 35 befreit werden.
Alternativ ist es möglich, siehe 3D, dass Kern-Schale-Partikel verwendet werden, die bereits beim Schritt des Aufbringens eine Versiegelung 35 um den Keramikkern oder den Leuchtstoffkern 33 herum aufweisen. Dieser Kern-Schale-Aufbau wird beim Walzen bevorzugt nicht zerstört.
Weiterhin ist es möglich, dass die Pigmentpartikel selbst thermisch stabil sind, so dass ein Matrixmaterial oder eine Versiegelung weggelassen werden kann.
Durch die einzelnen Pigmentpartikel der Kennzeichnung 3 sind inselförmige Teilbereiche 38 gebildet, die gruppiert sind, siehe 4A. Die gruppierten Teilbereiche 38 setzen die Kennzeichnung 3 beispielsweise zu einem Strichcode oder zu einem Schriftzug zusammen. Die einzelnen Pigmentpartikel in den Teilbereichen sind nicht durch ein Material der Kennzeichnung 3 untereinander verbunden.
In 4B ist gezeigt, dass die Kennzeichnung 3 durch mehrere zusammenhängende Kennzeichnungsbereiche 39 gebildet ist. Eine Dicke der Kennzeichnungsbereiche 39 liegt beispielsweise bei mindestens 0,5 μm oder 2 μm und/oder bei höchstens 10 μm oder 25 μm, ein Bedeckungsgrad des Metallkörpers 11 mit den Pigmentpartikeln im Bereich der Kennzeichnung beträgt alternativ oder zusätzlich mindestens 5 oder 10 und/oder höchstens 50 oder 30%, wie dies auch in allen anderen Ausführungsbeispielen der Fall sein kann.
In den Kennzeichnungsbereichen 39 der 4B können die Pigmentpartikel 33 nebeneinander dicht oder näherungsweise dicht gepackt vorliegen, wobei das Matrixmaterial 35 eine zusammenhängende Schicht bilden kann.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugszeichenliste

1: Werkstück
1': Werkstück, von dem die Kennzeichnung entfernt wurde
11: Metallkörper
2: Rohling
3: Kennzeichnung
33: Leuchtstoff
35: Matrixmaterial
38: Teilbereich
39: Kennzeichnungsbereich
4: Walzwerkzeug
B: Breite
L: Länge
T: Dicke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2011/101001 A1 [0002]
DE 102015107744 B3 [0003]
EP 2549330 A1 [0026]
WO 2010/057470 A2 [0029]
DE 60218966 T2 [0030]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm ISO/TEC TR 29158 [0013]

Claims

Werkstück (1) mit – einem gewalzten Metallkörper (11) mit einer Länge (L) von mindestens 250 m, und – einer Kennzeichnung (3) mit mindestens einem Pigment, wobei – das Pigment durch Partikel zumindest eines Leuchtstoffs (33) gebildet ist, – der Metallkörper (11) angelassen oder geglüht ist, – die Kennzeichnung (3) überwiegend in den Metallkörper (11) eingedrückt ist, und – die Kennzeichnung (3) in zumindest einem Teil des nahen ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereichs zu dem Metallkörper (11) einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied von mindestens 15 Prozentpunkten aufweist, sodass durch den mindestens einen Leuchtstoff (33) der Reflexionsgradunterschied und/oder der Remissionsgradunterschied und/oder der Albedounterschied hervorgerufen ist.
Werkstück (1) nach dem vorhergehenden Anspruch (1), bei dem die Kennzeichnung (3) ein lichtdurchlässiges, anorganisches Matrixmaterial (35) umfasst, das den Leuchtstoff (33) versiegelt, wobei die Kennzeichnung (3) vollständig in den Metallkörper (11) eingedrückt ist, und wobei über das Matrixmaterial (35) die Kennzeichnung (3) an dem Metallkörper (11) befestigt ist.
Werkstück (1) nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem das Matrixmaterial (35) ein Glas auf Basis von Siliziumdioxid ist.
Werkstück (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Kennzeichnung (3) zumindest an beiden Enden des Metallkörpers (11) befindet.
Werkstück (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem sich die Kennzeichnung (3) zumindest auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Metallkörpers (11) befindet.
Werkstück (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kennzeichnung (3), in Draufsicht gesehen, durch eine Vielzahl von punktförmigen, inselförmigen Teilbereichen (38) mit einem mittleren Durchmesser von höchstens 50 μm gebildet wird, wobei die Kennzeichnung (3), in Draufsicht gesehen und alle Teilbereiche zusammengenommen betrachtet, eine mittlere Ausdehnung von mindestens dem 20-Fachen des mittleren Durchmessers aufweist, und wobei eine mittlere Rauheit einer Oberfläche des Werkstücks (1) an der Kennzeichnung (3) von einer mittleren Rauheit von verbleibenden Gebieten der Oberfläche um höchstens einen Faktor 2 abweicht.
Werkstück (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Kennzeichnung (3) durch mindestens einen zusammenhängenden Kennzeichnungsbereich (39) gebildet ist, wobei der mindestens eine Kennzeichnungsbereich (39) eine mittlere Ausdehnung von mindestens einem 20-Fachen eines mittleren Durchmessers von Pigmenten der Kennzeichnung (3) aufweist.
Werkstück (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Kennzeichnung (3) periodisch über die gesamte Länge (L) des Metallkörpers (11) hinweg aufgebracht ist, sodass ein Abstand zwischen benachbarten Kennzeichnungsbereichen bei mindestens 0,1 m und bei höchstens 10 m liegt.
Verfahren zur Kennzeichnung von Werkstücken (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten in der angegebenen Reihenfolge: A) Bereitstellen eines Rohlings (2), B) Aufbringen einer Kennzeichnung (3) stellenweise auf den Rohling (2), C) Verformen des Rohlings (2) zu einem Metallkörper (11), und D) Anlassen oder ein Glühen des Metallkörpers (11), sodass der Metallkörper (11) mit der Kennzeichnung (3) für eine Zeitspanne von mindestens einer Stunde auf eine Temperatur von mindestens 350°C gebracht wird, wobei – das Verformen im Schritt C) ein Walzen ist, sodass sich eine Dicke (T) des Rohlings (2) zu dem Metallkörper (11) hin stärker ändert als eine Breite (B) des Rohlings (2), – die Kennzeichnung (3) mindestens bis nach dem Schritt C) am Metallkörper (11) verbleibt und durch das Verformen nicht zerstört wird, und – die Kennzeichnung (3) in zumindest einem Teil des nahen ultravioletten, sichtbaren und/oder nahinfraroten Spektralbereichs sowohl zu dem Rohling (2) als auch zu dem Metallkörper (11) einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied von mindestens 15 Prozentpunkten aufweist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kennzeichnung (3) im Verfahrensschritt C) vollständig in den Rohling (2) eingedrückt wird, und wobei die Kennzeichnung (3) sich zumindest im nahen ultravioletten, sichtbaren oder nahinfraroten Spektralbereich sowohl vor dem Schritt C) als auch nach dem Schritt D) maschinenlesbar von dem Rohling (2) und von dem Metallkörper (11) unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die Kennzeichnung (3) im Schritt B) verzerrt aufgebracht wird, sodass eine Längsausdehnung der Kennzeichnung (3) entlang einer Walzrichtung gestaucht ist, wobei im Schritt C) eine Längenänderung und Dickenänderung des Rohlings (2) derart erfolgt, sodass die Kennzeichnung (3) im Schritt C) entzerrt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Kennzeichnung (3) ein lichtdurchlässiges, anorganisches Matrixmaterial (35) umfasst, das zumindest nach dem Schritt C) den Leuchtstoff (33) versiegelt, wobei über das Matrixmaterial (35) die Kennzeichnung (3) an dem Rohling (2) sowie an dem Metallkörper (11) befestigt ist, wobei das Matrixmaterial (35) im Schritt C) zum Teil bricht und nachfolgend nochmals aufgeschmolzen wird, um den Leuchtstoff (33) zu versiegeln, und wobei der Leuchtstoff (33) eine größere Härte aufweist als der Rohling (2), der Metallkörper (11) und ein Walzwerkzeug (4).