Verfahren zur Markierung von Werkstücken und Werkstück

Es wird ein Verfahren zur Markierung von Werkstücken angegeben. Darüber hinaus wird ein Werkstück mit einer Markierung angegeben.

In der Druckschrift WO 2011/101001 A1 ist ein Verfahren angegeben, bei dem metallische Komponenten mit einer Leuchtstoffmarkierung versehen werden.

Die Druckschrift US 2016/0339495 A1 betrifft ein Verfahren bei dem Werkstücke mit einer Markierung warmumgeformt werden.

Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Werkstück mit einer Markierung anzugeben, die eine Oberflächenbehandlung lesbar übersteht.

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 Werkstücks.

Bei dem Werkstück handelt es sich beispielsweise um ein metallisches Material, insbesondere um ein Metallblech. Bei dem Werkstück kann es sich um ein Eisenblech oder um ein Stahlblech oder auch um ein Aluminiumblech handeln. Eine Dicke des Werkstücks liegt beispielsweise bei mindestens 0,1 mm oder 0,3 mm oder 0,5 mm und/oder bei höchstens 8 mm oder 5 mm oder 3 mm. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Anbringens der Markierung an dem Werkstück, sodass die Markierung stoffschlüssig mit dem Werkstück verbunden wird. Das Anbringen ist beispielsweise ein Einpressen von Bestandteilen der Markierung in die Werkstückoberfläche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Aufbringens einer oder mehrerer Rohmassen für eine oder für mehrere Markierungen auf das Werkstück auf. Die mindestens eine Rohmasse, und damit die mindestens eine Markierung, wird bevorzugt nur stellenweise auf das Werkstück aufgebracht und nicht ganzflächig. Die mindestens eine Rohmasse, und damit die mindestens eine Markierung, wird beispielsweise in Form eines Schriftzuges oder einer Nummer aufgebracht. Bevorzugt handelt es sich bei der mindestens einen Rohmasse, und damit bei der mindestens einen Markierung, um eine maschinenlesbare Codierung, insbesondere in Form eines Strichcodes oder eines zweidimensionalen Codes. Über die fertige Markierung ist es etwa möglich, dem Werkstück eine eindeutige Bauteilnummer zu geben.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Verfahren den Schritt des Erhitzens des Werkstücks mit der zumindest einen Rohmasse auf. Durch das Erhitzen wird aus der Rohmasse die Markierung gebildet. Die Markierung wird hierbei stoffschlüssig mit dem Werkstück verbunden. Dies geschieht zum Beispiel dadurch, dass ein Teil der Rohmasse mit dem Werkstück chemisch reagiert oder an das Werkstück anschmilzt. Dadurch haftet die Markierung fest an dem Werkstück. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Durchführens einer Oberflächenbehandlung des Werkstücks. Die Oberflächenbehandlung wird zumindest in einem Gebiet mit der Markierung durchgeführt. Die

Oberflächenbehandlung kann sich auf eine gesamte Hauptseite des Werkstücks oder auch auf zwei Hauptseiten des Werkstücks erstrecken.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Oberflächenbehandlung ein Kugelstrahlen, ein Sandstrahlen, ein Gleitschleifen und alternativ oder zusätzlich eine materialabtragende Behandlung. Beispiele für eine materialabtragende Behandlung sind Ätzen oder Abtrag mittels elektromagnetischer Strahlung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbleibt die Markierung mindestens bis nach der Oberflächenbehandlung lesbar, bevorzugt maschinenlesbar, am Werkstück. Insbesondere ist die Markierung sowohl nach dem Schritt des Erhitzens als auch unmittelbar vor der Oberflächenbehandlung sowie nach der Oberflächenbehandlung lesbar, speziell maschinenlesbar. Das heißt, durch die Oberflächenbehandlung wird die Markierung nicht zerstört.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Markierung zumindest in einem Teil des nahen ultravioletten, des sichtbaren und/oder des nahinfraroten Spektralbereichs gegenüber dem Werkstück nach der Oberflächenbehandlung, bevorzugt auch gegenüber dem Werkstück vor der Oberflächenbehandlung, einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied, insbesondere unter optimierten Beleuchtungsbedingungen und Erfassungsbedingungen, von mindestens 10 Prozentpunkten oder 20 Prozentpunkten oder 30 Prozentpunkten auf.

Mit anderen Worten ist die Markierung aufgrund ihrer optischen Eigenschaften sowohl von einer Oberfläche des Werkstücks nach als bevorzugt auch vor der

Oberflächenbehandlung deutlich unterscheidbar, beispielsweise durch eine Kamera oder durch das menschliche Auge. Anders ausgedrückt weist die Markierung zu einer Oberfläche des Werkstücks einen hohen Kontrast auf, zumindest unter geeigneten Beleuchtungsbedingungen, die zum Auslesen der Markierung 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 Markierung optische Filter verwendet werden, die zum Beispiel eine Anregungswellenlänge eines Leuchtstoffs blockieren, sodass dann nur die vom Leuchtstoff der Markierung aufgrund der Anregung erzeugte Strahlung detektiert wird. Bevorzugt erfüllt die Markierung hinsichtlich des Kontrasts und/oder eines Helligkeitsunterschieds die Norm ISO IEC TR 29158 (2011)

(früher Norm AIM DPM-1-2006), welche für direkt markierte Bauteile gefordert wird.

In mindestens einer Ausführungsform weist das Verfahren die folgenden Schritte auf, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:

A) Bereitstellen des Werkstücks,

B) Anbringen der Markierung an dem Werkstück, sodass die Markierung stoffschlüssig mit dem Werkstück verbunden wird, und

D) Durchführen einer Oberflächenbehandlung des Werkstücks zumindest in einem Gebiet mit der Markierung, wobei

- die Oberflächenbehandlung im Schritt D) ein Kugelstrahlen, ein Sandstrahlen, ein Gleitschleifen und/oder eine materialabtragende Behandlung ist,

- die Markierung mindestens bis nach dem Schritt D) lesbar am Werkstück verbleibt, und

- die Markierung in zumindest einem Teil des nahen ultravioletten, des sichtbaren und/oder des nahinfraroten Spektralbereichs zu dem Werkstück einen Reflexionsgradunterschied und/oder einen

Remissionsgradunterschied und/oder einen Albedounterschied von mindestens 10 Prozentpunkten aufweist.

Mit diesem Verfahren ist eine individuelle Kennzeichnung von Metallkomponenten, welche dem Prozess des Kugelstrahlens, englisch Shot Peening, des Sandstrahlens, des Gleitschleifens oder einem anderen Oberflächenprozess, wie einem chemischen Ätzen, unterzogen werden. Die Kennzeichnung ist bevorzugt vor dem Prozess aufgetragen und nach dem Prozess noch lesbar, insbesondere maschinenlesbar.

Das Kugelstrahlen wird zum Beispiel zum Einstellen der Oberflächenhärte oder zum Reinigen von Metallkomponenten eingesetzt. Typische herkömmliche Kennzeichnungen, vor allem Lasergravur und Bedruckung mit konventionellen, insbesondere organischen Tinten, versagen hierbei häufig. Grund dafür ist die Veränderung oder sogar das Abtragen der Oberfläche, was zum Verwaschen des Kontrasts, etwa einer Laserkennzeichnung, oder zur Beseitigung einer Tinte führt. Besonders kritisch ist dies, wenn dem Kugelstrahlen ein Hochtemperaturprozess, wie zum Beispiel ein Presshärten, unmittelbar vorgeschaltet ist. Ein solcher Hochtemperaturprozess kann bei einer herkömmlichen Kennzeichnung deren Haftung am Werkstück oder deren Kontrast zum Werkstück bereits beeinträchtigen.

In ähnlicher Weise wird Sandstrahlen zum Entfernen von Zunder auf beispielsweise Edelstahlblechen verwendet, welche zuvor einen Hochtemperaturprozess durchlaufen haben.

Bei dem hier beschriebenen Verfahren dagegen wird eine Rohmasse für eine Markierung, zum Beispiel ein DataMatrix- Code, kurz DMC, auf das Werkstück aufgebracht, zum Beispiel gedruckt. Die dabei verwendete Tinte enthält bevorzugt keramische Pigmente, welche stoffschlüssig und somit hochfest mit einer Werkstückoberfläche, die insbesondere eine Metalloberfläche ist, verbunden werden. Diese Verbindung erfolgt in einem Temperaturschritt, beispielsweise der Temperaturbehandlung, die in einem Verarbeitungsprozess des Werkstücks ohnehin auftritt. Alternativ kann ein zusätzlicher Temperaturschritt, etwa durch induktive Erwärmung oder durch eine direkte Flamme, genutzt werden.

Weiterhin ist es mit dem hier beschriebenen Verfahren möglich, dass Pigmente der Markierung durch das Kugelstrahlen in die Werkstückoberfläche eingedrückt werden, womit ein Temperaturschritt entfallen kann. Alternativ oder zusätzlich folgen der Schritt des Erhitzens und das Kugelstrahlen und/oder Sandstrahlen und/oder Gleitschleifen aufeinander.

Die markierten Werkstücke können somit individuell identifiziert werden. Damit werden eine Bauteilrückverfolgung sowie eine Überwachung eines Bauteilstroms über den Fertigungsprozess hinweg ermöglicht. Auf Basis dieses Monitorings können Prozessoptimierungen durchgeführt werden. Dies gilt insbesondere in der Metallverarbeitung, zum Beispiel bei der Herstellung von Automotive-Komponenten, wie Karosseriekomponenten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Markierung zumindest ein temperaturbeständiges, farbgebendes Material auf oder besteht aus einem oder mehrerer solcher Materialien. Ein solches Material ist insbesondere durch Pigmente gebildet, beispielsweise aus temperaturbeständigen Keramikpigmenten und/oder Metalloxidpigmenten mit einer vom Werkstück verschiedenen Farbe. Beispielsweise sind die Keramikpigmente weiß, bunt oder schwarz. Es können mehrere Teilgebiete der Markierung vorhanden sein, die unterschiedliche Farben aufweisen, um einen erhöhten Kontrast innerhalb der Markierung zu gewährleisten.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die Markierung eine oder mehrere Arten von Metalloxidpigmenten. Beispielsweise sind die Pigmente der Markierung aus Titandioxid.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform beinhaltet die Markierung einen oder mehrere Leuchtstoffe. Durch den zumindest einen Leuchtstoff ist ein Reflexionsgradunterschied zwischen der Markierung 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 durch das von dem Leuchtstoff erzeugte Sekundärlicht hervorgerufen. Der Leuchtstoff oder die Leuchtstoffmischung enthält bevorzugt zumindest einen der folgenden Leuchtstoffe oder besteht hieraus: Eu ²⁺ -dotierte Nitride wie (Ca,Sr)AlSiN ₃ :Eu ²⁺ , Sr(Ca,Sr)Si ₂ Al ₂ N ₆ :Eu ²⁺ ,

(Sr,Ca)AlSiN ₃ *Si ₂ N ₂ O:Eu ²⁺ , (Ca,Ba,Sr) ₂ Si ₅ N ₈ :Eu ²⁺ ,

(Sr,Ca)[LiAI ₃ N4]:Eu ²⁺ ; 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 4-wertiges Element und RE = Seltenerdmetalle wie LU ₃ (Al _1-x Ga _x ) ₅ O ₁₂ :Ce ³⁺ ,

Y3 (Al _1-x Ga _x ) ₅ O ₁₂ :Ce ³⁺ ; Eu ²⁺ -dotierte Sulfide wie

(Ca,Sr,Ba)S:Eu ²⁺ ; Eu ²⁺ -dotierte SiONe wie (Ba,Sr,Ca)Si ₂ O ₂ N ₂ :Eu ²⁺ ; SiAlONe etwa aus dem System Li _x M _y Ln _z Si ₁₂ _ _(m+n) Al _(m+n) O _n N _16-n ; beta-SiAlONe aus dem System Si _6-x Al _z O _y N _8-y :RE _z ; Nitrido-Orthosilikate wie

AE _2-x-a RE _x Eu _a SiO _4-x N _x , AE _2-x-a RE _x Eu _a Si _1-y O _4-x-2y N _x mit RE = Seltenerdmetall und AE = Erdalkalimetall; Orthosilikate wie (Ba,Sr,Ca,Mg) ₂ SiO ₄ :Eu ²⁺ ; Chlorosilikate wie Ca ₈ Mg(SiO ₄ ) ₄ Cl ₂ :Eu ²⁺ ; Chlorophosphate wie

(Sr,Ba,Ca,Mg) ₁₀ (PO ₄ ) ₆ Cl ₂ :Eu ²⁺ ; BAM-Leuchtstoffe aus dem BaO- MgO-Al ₂ O ₃ -System wie BaMgAl ₁₀ O ₁₇ :Eu ²⁺ ; Halophosphate wie M ₅ (PO ₄ ) ₃ (CI,F):(EU ²⁺ ,Sb ³⁺ , Mn ²⁺ ); SCAP-Leuchtstoffe wie (Sr,Ba,Ca) ₅ (PO ₄ ) ₃ CI:Eu ²⁺ ; KSF-Leuchtstoffe basierend auf Kalium, Silizium und Fluor wie K ₂ SiF ₆ :Mn ⁴⁺ . Ferner kann der

Leuchtstoff eine QuantentopfStruktur aufweisen und epitaktisch gewachsen sein.

Der Leuchtstoff kann zu einer Verkürzung der Wellenlänge einer Anregungsstrahlung, auch als Upconversion bezeichnet, eingerichtet sein und 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, im sichtbaren und/oder im nahinfraroten Spektralbereich. Ein Auslesen des Leuchtstoffs erfolgt bevorzugt im sichtbaren oder im nahen ultravioletten Spektralbereich.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt das farbgebende Material, also die keramischen oder Metalloxidpigmente oder der Leuchtstoff, als Partikel vor. Ein mittlerer Durchmesser der Partikel, insbesondere ein D ₅₀ -Durchmesser, beträgt bevorzugt mindestens 50 nm oder 500 nm und/oder höchstens 20 mm oder 5 mm. Partikel mit einem mittleren Durchmesser von 50 nm bis 500 nm werden insbesondere verwendet, um mechanische Schäden an den Partikeln bei der

Oberflächenbehandlung, speziell beim Kugelstrahlen, gering zu halten. Um eine hohe thermische Widerstandsfähigkeit der Partikel zu erhalten, liegt der mittlere Durchmesser bevorzugt zwischen einschließlich 0,5 mm und 5 mm.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Partikel bei der Oberflächenbehandlung nur teilweise in das Werkstück eingedrückt. Eine Eindringtiefe der Partikel in das Werkstück beträgt insbesondere mindestens 20 % und weniger als 100 %. Dies gilt zum Beispiel für mindestens 50 % oder 80 % der Partikel.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Oberflächenbehandlung als materialabtragende Behandlung ein Ätzen oder die Oberflächenbehandlung ist ein Ätzen. Das Ätzen ist insbesondere ein nasschemisches Ätzen. Bevorzugt ist die Markierung resistent gegenüber dem Ätzen. Das heißt, ein Materialabtrag aus dem Werkstück bleibt bevorzugt auf Gebiete neben der Markierung beschränkt. Mit anderen Worten kann die Markierung als eine Art Ätzmaske dienen. Dies schließt nicht aus, dass zu einem geringen Anteil ein Unterätzen der Markierung erfolgen kann, sodass ein Material des Werkstücks aus einem von der Markierung bedeckten Bereich teilweise abgetragen wird.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Rohmasse direkt auf ein Basismaterial des Werkstücks aufgebracht. Das Basismaterial ist zum Beispiel ein Metall wie ein Kupferblech, ein Aluminiumblech, ein Eisenblech oder ein Stahlblech. Damit entsteht die Markierung bevorzugt unmittelbar an dem Basismaterial.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Werkstück eine Beschichtung. Die Rohmasse wird auf die Beschichtung aufgebracht. Dabei bedeckt die Beschichtung das Basismaterial des Werkstücks stellenweise oder vollständig. Das heißt, die Markierung entsteht unmittelbar an der Beschichtung. Optional bleibt die Markierung von dem Basismaterial beabstandet. Alternativ wird die Markierung durch die Beschichtung hindurch gedrückt und berührt das Basismaterial stellenweise.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform entsteht beim Erhitzen der Markierung und/oder der Rohmasse in Gebieten neben der Markierung eine Zusatzschicht, beispielsweise eine Verzunderungsschicht. Dies gilt insbesondere bei eisenhaltigen Werkstücken. Bevorzugt wird die Zusatzschicht, also speziell die Verzunderungsschicht, bei der Oberflächenbehandlung teilweise oder vollständig entfernt. Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Erhitzens der Rohmasse eine Warmumformung des Werkstücks oder ist eine Warmumformung des Werkstücks. Das heißt, die Markierung wird dann während der Warmumformung aus der Rohmasse gebildet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt die Warmumformung bei einer Verformtemperatur. Zum Beispiel liegt die Verformtemperatur bei mindestens 350 °C oder 550 °C oder 700 °C oder 800 °C oder 880 °C. Alternativ oder zusätzlich liegt die Verformtemperatur bei höchstens 1100 °C oder 1000 °C oder 950 °C. Insbesondere liegt die Verformtemperatur bei ungefähr 930 °C. Die Warmumformung ist dann zum Beispiel ein Tiefziehen oder ein Pressen.

Bei der Verformtemperatur sind der Leuchtstoff und/oder die Keramik der Markierung bevorzugt thermisch stabil. Es ist möglich, dass der Leuchtstoff insbesondere durch die Temperaturen während der Warmumformung in seinen Lumineszenzeigenschaften verändert wird. Hierdurch ist auch eine Qualitätskontrolle erzielbar, ob die Warmumformung bei korrekten Prozessparametern erfolgt ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Rohmasse nach dem Schritt des Aufbringens, aber noch vor dem Schritt des Erhitzens, wischfest an dem Werkstück angebracht. Das heißt, die Markierung haftet unmittelbar nach dem Aufbringen zwar noch nicht sehr fest an dem Werkstück, aber zumindest so stark, dass ein Verlaufen der Markierung oder ein Entfernen der Markierung bei einem flüchtigen Kontakt unterbleibt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform verbleibt die Markierung dauerhaft an dem Werkstück. Mit anderen Worten haftet die Markierung derart an dem Werkstück, sodass im bestimmungsgemäßen Gebrauch des fertigen Werkstücks kein Ablösen oder kein signifikantes Ablösen der Markierung von dem Werkstück erfolgt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Rohmasse und/oder die Markierung ein Matrixmaterial. Bei dem Matrixmaterial handelt es sich beispielsweise um ein lichtdurchlässiges, anorganisches Material, insbesondere um ein Glas auf Basis von Siliziumdioxid. Das Matrixmaterial wirkt als Haftvermittler und als Klebstoff zwischen dem Werkstück und einem farbgebenden Material der Markierung. Das heißt, der mindestens eine Leuchtstoff oder die Keramikpigmente haften aufgrund des Matrixmaterials, also aufgrund des Haftvermittlers, an dem Werkstück.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Rohmasse eine Zwischenmatrix auf. Die Zwischenmatrix umfasst insbesondere ein Bindemittel und/oder ein Lösungsmittel und/oder ein Dispergiermittel und/oder einen Weichmacher. Die Zwischenmatrix kann aus organischen Materialien sein, beispielsweise auf Acrylatbasis. Über diese Zwischenmatrix ist die Rohmasse, insbesondere der farbgebende Bestandteil der Markierung wie der Leuchtstoff, vorübergehend an dem Werkstück befestigt. In der fertigen Markierung ist die Zwischenmatrix bevorzugt nicht mehr vorhanden oder es sind nur noch Zersetzungsreste der Zwischenmatrix vorhanden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Rohmasse den anorganischen Haftvermittler und die anorganischen Pigmentpartikel oder besteht hieraus. Dabei ist der Haftvermittler ein Glas, eine Keramik oder eine Glaskeramik. Bei den Pigmentpartikeln handelt es sich um den Leuchtstoff und/oder um die Keramikpigmente.

Insbesondere wird für die Rohmasse eine Phosphorpastenzusammensetzung verwendet, wie in der Druckschrift DE 60218 966 T2 beschrieben. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift hinsichtlich der Phosphorpastenzusammensetzung wird durch Rückbezug mit aufgenommen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform bleibt die Markierung teilweise oder vollständig über das Werkstück erhaben. Das heißt, die Markierung wird insbesondere bei der Oberflächenbehandlung nicht in die Werkstückoberfläche eingedrückt. Hierdurch kann mit dem Kugelstrahlen eine Härte des Werkstücks an der Werkstückoberfläche erhöht werden.

Durch ein signifikantes Eindrücken der Markierung in das Werkstück kann dieser Effekt ansonsten gemindert werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst die Markierung, in Draufsicht gesehen, eine Vielzahl von punktartigen Inseln. Die Inseln sind voneinander getrennt und nicht durch ein Material der Markierung miteinander verbunden. Ein mittlerer Durchmesser der Inseln liegt beispielsweise bei mindestens 0,5 mm oder 1 mm und/oder bei höchstens 50 mm oder 20 mm oder 10 mm. In diesem Fall ist zumindest ein Markierungsfeld der Markierung, in Draufsicht gesehen, bevorzugt durch die einzelnen Inseln zusammengesetzt, die in einer Dichtemodulation vorliegen können. Eine mittlere Ausdehnung des zumindest einen Markierungsfelds insgesamt liegt bevorzugt bei mindestens dem 20-Fachen oder 50-Fachen des mittleren Durchmessers der Inseln. Gemäß zumindest einer Ausführungsform liegt ein zusammenhängendes Markierungsfeld vor. Innerhalb des Markierungsfeldes ist bevorzugt eine durchgehende Materialverbindung aus einem Material der Markierung vorhanden. Das Markierungsfeld kann ein geschlossener, in Draufsicht gesehen ununterbrochener und lückenloser Bereich sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weicht die mittlere Rauheit der Werkstückoberfläche von einer mittleren Rauheit der Markierung um mindestens einen Faktor 2 oder 5 oder 10 ab. Hierdurch können die optischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich Streuung, der Markierung und des Werkstücks stark unterschiedlich sein, was den Kontrast für das Auslesen der Markierung erhöhen kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird in einem weiteren Schritt nach der Oberflächenbehandlung einer oder mehrere Lacke auf das Werkstück aufgebracht. Der zumindest eine Lack bedeckt die Markierung bevorzugt vollständig. Es ist möglich, dass die Markierung durch den Lack hindurch für einen Betrachter oder für ein Auslesegerät nicht mehr erkennbar ist. Damit kann es sein, dass die Markierung erst durch ein Entfernen des Lacks wieder sichtbar und auslesbar wird. Eine Struktur oder Form der Markierung wird durch den Lack bevorzugt nicht oder nicht signifikant beeinträchtigt.

Darüber hinaus wird ein Werkstück angegeben. Das Werkstück ist besonders bevorzugt 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 eine Markierung, die stellenweise an einer Werkstückoberfläche des Werkstücks angebracht ist. Die Markierung liegt stoffschlüssig an der Werkstückoberfläche an. Die Werkstückoberfläche wurde einem Kugelstrahlen unterzogen, sodass die Werkstückoberfläche eine Vielzahl von Abdrücken von Kugeln des Kugelstrahlens aufzeigt. Die Abdrücke erstrecken sich über die Markierung hinweg.

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:

Figuren 1 bis 5 schematische Schnittdarstellungen von

Schritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von hier beschriebenen Werkstücken,

Figuren 6 und 7 schematische Schnittdarstellungen von

Schritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von hier beschriebenen Werkstücken,

Figuren 8 bis 10 schematische Schnittdarstellungen von

Schritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von hier beschriebenen Werkstücken, Figuren 11 und 12 schematische Schnittdarstellungen von

Schritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von hier beschriebenen Werkstücken,

Figuren 13 bis 15 schematische Schnittdarstellungen von

Schritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von hier beschriebenen Werkstücken,

Figur 16 schematische Schnittdarstellungen von einzelnen Schritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Verfahrens zur Herstellung von hier beschriebenen Werkstücken,

Figuren 17 und 18 schematische Schnittdarstellungen von Ausführungsbeispielen von hier beschriebenen Werkstücken, und

Figuren 19 und 20 schematische Draufsichten auf

Ausführungsbeispiele von hier beschriebenen Werkstücken.

In den Figuren 1 bis 5 ist ein Ausführungsbeispiel eines

Verfahrens zur Markierung eines Werkstücks 1 illustriert.

Gemäß Figur 1 wird das Werkstück 1 bereitgestellt, das noch über keine Markierung verfügt. Bei dem Werkstück 1 handelt es sich bevorzugt um ein Stahlblech.

Im Schritt der Figur 2 wird auf eine Werkstückoberseite 10 stellenweise eine Rohmasse 2 für die spätere Markierung aufgebracht. Das Aufbringen der Rohmasse 2 ist beispielsweise ein Aufdrucken. Die Rohmasse 2 ist dabei bevorzugt eine Tinte oder eine Paste. Die Rohmasse 2 wird in der Form aufgebracht, wie die fertige Markierung später in Draufsicht gestaltet sein soll. Nach dem Aufbringen ist die Rohmasse 2 bevorzugt wischfest .

In Figur 3 ist gezeigt, dass eine Warmumformung des Werkstücks 1 mit der Rohmasse 2 erfolgt, beispielsweise in einer beheizten Pressform 5. Mit der Warmumformung wird gleichzeitig die Rohmasse 2 erhitzt, sodass die Markierung 3 gebildet wird. Dabei schmilzt bevorzugt ein Bestandteil der Rohmasse 2 auf und verbindet sich fest mit der Werkstückoberfläche 10. Alternativ reagiert ein Bestandteil der Rohmasse 2 an der Werkstückoberfläche 10 mit einem Material des Werkstücks 1. Hierdurch wird die Markierung 3 dauerhaft und stoffschlüssig mit dem Werkstück 1 verbunden.

Optional entsteht, wie in Figur 3 gezeigt, bei der Warmumformung an der Werkstückoberfläche 10 eine Verzunderungsschicht 4. Die Verzunderungsschicht 4 ist bevorzugt auf Bereiche neben der Markierung 3 beschränkt. Insbesondere ist die Markierung 3 aus einem Material, das während der Warmumformung nicht oder nicht signifikant oxidiert oder reduziert wird.

Im Schritt der Figur 4 erfolgte ein Kugelstrahlen des Werkstücks 1. Dabei werden Kugeln 6, beispielsweise aus Edelstahl, auf die Werkstückoberfläche 10 geschossen, beispielsweise mittels Luftdruck oder mittels einer Trommel, in der sich das Werkstück 1 befindet. Die Kugeln 6 treffen gleichermaßen auf die Markierung 3 als auch auf Bereiche neben der Markierung 3. Wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen kann anstelle oder zusätzlich zu einem Kugelstrahlen ein Standstrahlen herangezogen werden.

Das Kugelstrahlen und/oder das Sandstrahlen erfolgt bevorzugt gemäß DIN 8200. Vorzugsweise kommen Strahlmittel 6 mit den folgenden Eigenschaften zum Einsatz:

- Werkstoffgruppe für das Strahlmittel 6: metallisch, mineralisch, synthetisch-organisch,

- Dichte des Strahlmittels 6: bevorzugt zwischen einschließlich 1 g/cm ³ und 9 g/cm ³ ,

- Härte des Strahlmittels 6 im Falle eines Metalls: HV 30 bis 1000, oder Härte des Strahlmittels 6 im Falle eines Minerals: MOHS ³ 3.

Wird alternativ oder zusätzlich zum Kugelstrahlen und/oder zum Sandstrahlen ein Gleitschleifen als Oberflächenbehandlung herangezogen, so wird das Gleitschleifen bevorzugt nach DIN 8589 durchgeführt. Eine Größe von Schleifkörpern liegt bevorzugt zwischen einschließlich 0,5 mm und 50 mm. Ein Gleitschleifen wird beispielsweise zur Nachbehandlung pressgehärteter Bleche verwendet.

In Figur 5 ist das Werkstück 1 nach dem Kugelstrahlen gezeigt. Durch das Kugelstrahlen resultieren in der Werkstückoberfläche 10 viele Abdrücke 7 der Kugeln 6. Das heißt, die Werkstückoberfläche 10 weist eine charakteristische, gedellte Struktur auf. Diese gedellte Struktur zieht sich über die Markierung 3 hinweg.

Bevorzugt ist diese Struktur mit den Abdrücken 7 auch unterhalb der Markierung 3 in der Werkstückoberfläche 10 vorhanden. Die Markierung 3 formt diese Struktur bevorzugt nach. Das heißt, die Struktur der Werkstückoberfläche 10 ist bevorzugt an einer der Werkstückoberfläche 10 abgewandten Markierungsseite erkennbar.

Abweichend von der Darstellung in Figur 5 kann die Verzunderungsschicht 4 nach der Oberflächenbehandlung auch noch teilweise am Werkstück 1 vorhanden sein.

In den Figuren 6 und 7 ist schematisch ein weiteres Verfahren dargestellt. Gemäß Figur 6 wird das Werkstück 1 mit der Rohmasse 2 in einen Ofen 8 gegeben. Der Ofen 8 ist zum Beispiel ein Induktionsofen oder ein Flammofen. Durch ein Erhitzen im Ofen 8 wird aus der Rohmasse 2 die Markierung 3.

Abweichend von der Darstellung in Figur 6 kann das Werkstück 2 bereits vor dem Aufbringen der Rohmasse 2, und damit vor dem Einbringen in den Ofen 8, verformt worden sein. Dieses Verformen ist somit vor oder auch erst nach dem Anbringen der Rohmasse 2 durchführbar. Alternativ wird erst das Werkstück 1 mit der fertigen Markierung 3, nach dem Arbeitsschritt in dem Ofen, verformt. Dieses optionale nachgelagerte Verformen ist in Figur 6 nicht gezeichnet.

Im nachfolgenden Schritt, siehe Figur 7, erfolgt wiederum ein Kugelstrahlen. Dabei wird die Werkstückoberfläche 10 zum Beispiel gehärtet. Außerdem ist es möglich, dass von der Werkstückoberfläche 10 ein geringfügiger Materialabtrag aufgrund des Kugelstrahlens erfolgt, wobei die Markierung 3 von dem Kugelstrahlen bevorzugt nicht signifikant beeinträchtigt wird.

Im Übrigen gelten die Ausführungen zu Figur 4 zur Figur 7 entsprechend, und umgekehrt. In Verbindung mit den Figuren 8 bis 10 ist ein weiteres Verfahren illustriert. Wie in Figur 8 dargestellt, ist das Werkstück 1 aus einem Basismaterial 11, zum Beispiel ein Stahlblech, und einer Beschichtung 12 zusammengesetzt. Bevorzugt ist die gesamte Werkstückoberfläche 10 durch die Beschichtung 12 gebildet. Ein solcher Aufbau des Werkstücks 1 kann auch in allen anderen Ausführungsbeispielen vorliegen.

Die Markierung 3 ist dabei auf die Beschichtung 12 aufgebracht, beispielsweise wie in Verbindung mit den Figuren 2, 3 oder 6 beschrieben.

Gemäß der Figuren 9 und 10 erfolgt das Kugelstrahlen, bevorzugt analog zu den Figuren 4 und/oder 7. Bei der Variante der Figur 9 entstehen dabei die Abdrücke 7 in der Beschichtung 12, wobei sich die Abdrücke 7 bevorzugt bis in das Basismaterial 11 fortsetzen. Alternativ werden die Abdrücke 7 durch die Beschichtung 12 gedämpft und sind in dem Basismaterial 11 nicht mehr oder nur noch abgeschwächt vorhanden. Dabei bleibt die Beschichtung 12 vorhanden, sodass das Kugelstrahlen die Beschichtung 12 nicht oder nicht signifikant abträgt.

Bei der Variante der Figur 10 dagegen wird die Beschichtung 12 durch das Kugelstrahlen gezielt abgetragen. Dabei wirkt die Markierung 3 bevorzugt als eine Art Schutzschicht, sodass die Beschichtung 12 unterhalb der Markierung 3 verbleibt. Abweichend von der Darstellung in Figur 10 ist es nicht zwingend erforderlich, das sich die Abdrücke 7 im Bereich der Markierung 3 vom Basismaterial 11 bis in die Markierung 3 fortsetzen. Die Beschichtung 12 ist zum Beispiel eine Verzunderungsschutzschicht, etwa aus einer Aluminium- Silizium-Legierung. Eine Dicke der Verzunderungsschutzschicht liegt beispielsweise bei mindestens 100 nm oder 250 nm oder 1 mm und/oder bei höchstens 30 mm oder 10 mm oder 2 mm. Eine bevorzugte Zusammensetzung der Verzunderungsschicht lautet:

87 % Al, 10 % Si und 3 % Fe. Die bevorzugte Dicke der Verzunderungsschicht beträgt 1,5 mm. Diese Eigenschaften gelten bevorzugt auch für Beschichtungen 12 in anderen Ausführungsbeispielen.

Die Markierung 3 ist bevorzugt dicker als die Beschichtung 12. Dies gilt bevorzugt auch in allen anderen Ausführungsbeispielen.

Beim Verfahren der Figuren 11 und 12 wird die fertige Markierung 3 einem Ätzmittel 9 ausgesetzt, siehe Figur 11.

Die Markierung 3 wird vom Ätzmittel 9 nicht oder nicht signifikant beeinflusst, dass die Markierung 3 das Ätzen unbeschadet und ohne Funktionseinbuße übersteht. Allerdings erfolgt durch das Ätzmittel 9 eine Materialwegnahme aus dem Basismaterial 11, siehe Figur 12. Somit resultieren unter den Gebieten für die Markierung 3 mehrere Sockel 13 aus dem Basismaterial 11. Anders als in Figur 12 gezeigt, können sich kleinere Unterätzungen auch unter die Gebiete mit der Markierung 3 erstrecken, sodass die Sockel 13 schmäler als die Gebiete mit der Markierung 3 sein können.

Optional ist auch beim Verfahren der Figuren 11 und 12 eine Beschichtung auf dem Basismaterial 11 vorhanden. Das Ätzen kann dann auf die Beschichtung beschränkt sein oder sowohl die Beschichtung als auch das Basismaterial 11 betreffen. In den Figuren 13 bis 15 ist die Zusammensetzung der Rohmasse 2 und der Markierung 3 näher beschrieben. Die Ausführungen zu den Figuren 13 bis 15 gelten gleichermaßen für alle anderen Ausführungsbeispiele. Bei den Schritten der Figuren 13 bis 15 ist die Werkstückoberfläche 10 je direkt durch das Basismaterial oder auch durch die Beschichtung gebildet.

Gemäß Figur 13 wird die Rohmasse 2 als Paste oder als Tinte auf das Werkstück 1 aufgebracht. Dabei weist die Werkstückoberfläche 10 bevorzugt eine Aufrauung 14 auf, die zum Beispiel aus einem Walzen des Werkstücks 1 resultiert. Insbesondere aufgrund einer Oberflächenspannung ist es möglich, dass die Rohmasse 2 auf Spitzen der Aufrauung 14 aufliegt, nicht jedoch das Werkstück 1 ganzflächig berührt.

Die Rohmasse 2 ist bevorzugt aus einem Haftvermittler 31, beispielsweise ein niedrigschmelzendes Glas, aus Pigmentpartikeln 32, bevorzugt Leuchtstoffpartikel oder alternativ Keramikpigmente, sowie aus einem Bindemittel und/oder Lösungsmittel 33 zusammengesetzt.

Bevorzugt ist die Rohmasse 2 eine tintenstrahlfähige Tinte, insbesondere mit einer Viskosität im Bereich von einschließlich 1 mPas bis 20 mPas und/oder mit einer Oberflächenspannung im Bereich von einschließlich 20 mN/m bis 60 mN/m, speziell bei der Temperatur, bei der die Rohmasse 2 aufgedruckt wird.

Die tintenstrahlfähige Rohmasse 2 ist bevorzugt wie folgt zusammengesetzt :

- 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Feststoffe bezogen auf die Gesamtformulierung der Rohmasse 2,

- 75 Gew.-% bis 95 Gew.-% Lösungsmittel, bezogen auf die Gesamtformulierung,

- 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Bindemittel, bezogen auf die Feststoffe in der Rohmasse 2,

- 0,1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Dispergiermittel, bezogen auf die Feststoffe in der Rohmasse 2,

- 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Additive, bezogen auf die Gesamtformulierung .

Ist die Rohmasse 2 eine Siebdruck-Paste, so weist die Rohmasse 2 bei der Aufbringtemperatur bevorzugt eine Viskosität zwischen einschließlich 1 dPas und 200 dPas auf und ist insbesondere wie folgt zusammengesetzt:

- 40 Gew.-% bis 80 Gew.-% Feststoffe,

- 10 Gew.-% bis 35 % Gew.-% Lösungsmittel,

- 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Binder,

- 1 Gew.-% bis 10 Gew.-% Dispergiermittel,

- 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% Weichmacher, und

- 1 Gew.-% bis 5 Gew.-% Additive.

In Figur 14 ist die durch eine Temperaturbehandlung aus der Rohmasse 2 resultierende Markierung 3 dargestellt. Dabei bildet der Haftvermittler 31 ein Matrixmaterial, in das die Pigmentpartikeln 32 bevorzugt gleichmäßig verteilt eingebettet sind. Durch die Temperaturbehandlung wird somit ein zusammenhängendes Markierungsfeld 39 gebildet. Das Markierungsfeld 39 kann an einer der Werkstückoberfläche 10 abgewandten Seite flacher sein als die Werkstückoberfläche 10. Das heißt, durch die Markierung 3 ist das Werkstück 1 stellenweise glatter als in übrigen Bereichen der Werkstückoberfläche 10.

Anders als in Figur 14 werden in Figur 15 durch die Temperaturbehandlung mehrere Inseln 38 gebildet, die je ein oder mehrere der Pigmentpartikel 32 umfassen. Die Inseln 38 umfassen bevorzugt zudem je den Haftvermittler 31. Durch diese Struktur der Markierung 3 ist das Werkstück 1 im Bereich der Markierung 3 optional rauer als in übrigen Gebieten der Werkstückoberfläche 10.

Beim Verfahrensschritt der Figur 16 ist veranschaulicht, dass die Markierung 3 zu Beginn des Kugelstrahlens mit den Kugeln 6 noch ein durchgehendes, zusammenhängendes Markierungsfeld 39 ist, siehe die linke Seite der Figur 16. Es ist möglich, dass durch das Kugelstrahlen die Markierung 3 in einzelne Inseln 38 aufgesplittert wird, siehe die rechte Seite der Figur 16. Jedoch bleibt das Markierungsfeld 39 als solches noch eindeutig identifizierbar vorhanden.

Zur Vereinfachung der Darstellung sind dabei die Abdrücke 7 in Figur 16 nicht gezeigt. Außerdem kann auch in Figur 16 die Beschichtung auf dem Basismaterial vorhanden sein.

Die in Figur 16 veranschaulichte Zersplitterung der Markierung 3 beim Kugelstrahlen tritt optional auch bei den Verfahren und Werkstücken 1 der Figuren 1 bis 10, 17 und 18 auf. Alternativ bleiben die Markierungen 3 in den Figuren 1 bis 10, 17 und 18 jeweils als geschlossene, lückenlose oder überwiegend lückenlose Markierungsfelder bestehen.

Die Figuren 17 und 18 zeigen jeweils Werkstücke 1 nach der Oberflächenbehandlung. Gemäß Figur 17 ist die Markierung 3, insbesondere durch das Kugelstrahlen, teilweise in die Beschichtung 12 eingedrückt. Abweichend von der Darstellung in Figur 17 kann die Markierung 3 auch durch die gesamte Beschichtung 12 hindurch gedrückt sein und an dem Basismaterial 11 anliegen. Außerdem ist es möglich, dass die Beschichtung 12 und die Markierung 3 bündig miteinander abschließen.

In Figur 18 ist die Markierung 3 vollständig oder im Wesentlichen vollständig in die Werkstückoberfläche 10 eingedrückt. Somit schließt die Markierung 3, die bevorzugt wie in Figur 16, rechte Seite, gezeigt zersplittert ist, bündig oder näherungsweise bündig mit dem Basismaterial 11 ab und ist in das Basismaterial 11 teilweise oder vollständig eingedrückt.

In den Figuren 19 und 20 ist illustriert, dass die Markierung 3 in Draufsicht gesehen als Code gestaltet ist, insbesondere als maschinenlesbarer Code. Durch die Markierung 3 ist zum Beispiel ein Schriftzug, ein Strichcode oder ein QR-Code gebildet.

Die Markierung 3 kann dabei durch die zusammenhängenden, als geschlossene Schichten vorliegenden Markierungsfelder 39 gebildet sein, siehe Figur 19. Alternativ sind die Markierungsfelder 39 aus einer Vielzahl dicht beieinander liegender Inseln 38 zusammengesetzt, siehe Figur 20.

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. Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 102019 121 447.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bezugszeichenliste

1 Werkstück

10 Werkstückoberfläche 11 Basismaterial

12 Beschichtung

13 Sockel

14 Aufrauung

2 Rohmasse 3 Markierung

31 Haftvermittler

32 Pigmentpartikel (Leuchtstoffpartikel)

33 Bindemittel/Lösungsmittel 38 Markierungsinsel 39 Markierungsfeld

4 Verzunderungsschicht

5 Pressform

6 Kugel für das Kugelstrahlen

7 Abdruck 8 Ofen

9 Ätzmittel