Verfahren zur Kennzeichnung von Metallgussbauteilen mittels elektronischer
Transponder
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet des Maschinenbaus und der Gießerei- technik und ebenso auf dem Gebiet der Elektronik. Mit besonderem Vorteil lassen sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Arbeitsprozesse der Gießereitechnik optimieren und ein Plagiatschutz gewährleisten.
Bei der Herstellung von Metallgussteilen im industriellen Prozess ist es wünschenswert, die Metallgussteile bis zum Urformungsprozess zurückver folgen und sie auch im späteren Bearbeitungsprozess bis hin zur Verwendung und darüber hinaus, über den gesamten Produktlebenszyklus, identifizieren zu können. Dabei genügt es nicht, die Zugehörigkeit von bestimmten Her stellungschargen feststellen zu können, sondern es ist wünschenswert, eine individuelle Erkennbarkeit einzelner Bauteile zu gewährleisten.
Es sind bereits Versuche bekannt, Metallgussteile mit Transpondern, soge nannten RFID-Elementen, zu versehen, die elektronisch per Funk ansprechbar sind und eine Identifizierung erlauben. Ein wichtiges Problem bei diesem Vorgehen besteht darin, dass die RFID-Transponder oder auch andere elek tronische Bauteile bei den hohen Temperaturen eines Metallgießprozesses oder einer nachgelagerten Wärmebehandlung beschädigt oder zerstört werden können.
Es ist aus diesem Grund beispielsweise vorgeschlagen worden, mittels thermi scher Isolierschichten RFID-Elemente vor Wärmeeinwirkung zu schützen, so dass sie in Metallgussformen eingesetzt und beim Gießprozess in das Metall gussteil integriert werden können. Solche thermischen Isolierungen können jedoch den Wärmeeinfluss auf ein elektronisches Bauteil nur für eine be stimmte Zeit abhalten, so dass ein Schutz nur bedingt und für eine begrenzte Zeit während des Gießprozesses gewährleistet werden kann. Insbesondere dann, wenn der Gießprozess entweder wegen einer nur langsamen Abkühlung des Metallgussbauteils länger andauert oder wenn nachfolgend eine Wärme behandlung des Metallgussbauteils vorgenommen wird, stellen thermische Isolierungen für solche Transponder keine optimale Lösung dar.
Der vorliegenden Erfindung liegt vor dem Hintergrund des Standes der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Kennzeichnung von Metall gussbauteilen zu schaffen, das eine Zuordnung eines einzelnen Metallguss bauteils zu einem elektronischen Kennzeichnungselement vom Urformprozess an erlaubt und dabei das Kennzeichnungselement möglichst weitgehend vor thermischen Belastungen schützt.
Aus der DE 10 2015 203 797 Al ist beispielsweise ein Verfahren zur Her stellung eines Metallgussteils mit einem elektronischen Kennzeichnungs element bekannt, bei dem dieses in eine thermische Isolierung eingehüllt und die Anordnung mit einem Kühlbereich versehen ist.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Merkmale des Patentanspruchs 2 stellen eine weitere Realisierung des Lösungsansatzes dar. Die Unteransprüche beziehen sich auf mögliche Implementierungen eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Erfindung
bezieht sich zudem auf ein Metallgussteil und auf ein Kennzeichnungs-Kit für die Durchführung des Verfahrens.
Demgemäß bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Metallgussteils, bei dem dieses individuell gekennzeichnet wird, wobei das Metallgussteil in einem Gießprozess hergestellt und danach einer Wärme behandlung unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Wärme behandlung eine individuelle Anfangs-Kennzeichnung in oder an dem Metall gussteil erzeugt oder in das Metallgussteil übertragen wird und dass nach der Wärmebehandlung an dem Metallgussteil, insbesondere in einer Aus nehmung des Metallgussteils, ein RFID-Element angeordnet wird, dessen Identität mit der Anfangs-Kennzeichnung verknüpft ist.
Vor der Wärmebehandlung, die beispielsweise länger dauern kann als der eigentlich Metallgießprozess, wird eine Kennzeichnung in das Metallgussteil eingebracht, die die Wärmebehandlung problemlos übersteht. Diese Kenn zeichnung kann beispielsweise vor dem Gießen in Form einer optischen Prägung in die Gießform eingebracht werden, so dass die individuelle optische Kennzeichnung an dem Metallgussbauteil abgeformt wird. Es kann jedoch auch ein Anfangs-Kennzeichnungselement in die Metallgussform eingebracht werden, das beim Gießprozess in das Metallgussbauteil integriert wird und in diesem ganz oder teilweise verbleibt und/oder nach einem Wärmebe handlungsprozess entnommen wird. Es kann auch beim Gießprozess eine Ausnehmung mit oder ohne Hinterschneidungen in das Metallgussbauteil eingeformt werden, in die später ein Anfangs-Kennzeichnungselement eingelegt wird. Durch Hinterschneidungen der Ausnehmung (Kennzeichnungs- Ausnehmung) wird ein später eingesetztes Transponderelement optimal gehalten. Die genannten Möglichkeiten der Kennzeichnung sind rein mecha nisch, durch Gestaltung einer Form, oder optisch und verwenden keine elektronischen Elemente und keinen Transponder als Anfangs-Kennzeich nungselement.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, ein elektronisches Kennzeichnungs element, wie beispielsweise ein RFID-Element, in die Metallgießform einzu bringen und dieses im Gießprozess in das Metallgussbauteil zu integrieren. Nach dem Gießprozess kann das elektronische Element dem Metallguss-
bauteil entnommen werden, so dass die Wärmebehandlung ohne eine Gefahr für das Kennzeichnungselement durchgeführt werden kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass eine abgeformte Kennzeichnung in dem Metallgussbau teil verbleibt, die nach dem Wärmebehandlungsprozess das Wiedereinsetzen des elektronischen Kennzeichnungselements oder das Einsetzen eines neuen elektronischen Kennzeichnungselements / RFID-Elements in das richtige Metallgussbauteil erlaubt oder erleichtert.
In jedem der zuvor beschriebenen Fälle ist vorgesehen, dass beim Urform prozess eine Anfangs-Kennzeichnung in das Metallgussbauteil eingebracht oder in diesem erzeugt wird und dass nach dem Wärmebehandlungsprozess anhand der oder mithilfe der Anfangs-Kennzeichnung ein elektronisches Kennzeichnungselement / RFID-Element in das Metallgussteil eingebracht wird, das mit der Anfangs-Kennzeichnung verknüpft ist. Auf diese Weise lassen sich die Informationen über das Metallgussbauteil, beispielsweise Parameter des Herstellungsprozesses, anhand der später im fertigen Produkt zur Verfügung stehenden Kennzeichnung mittels des RFID-Elements zurück verfolgen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass das Metallgussteil mit einer Kennzeichnung versehen wird, wobei in der Gießform eine individuelle Anfangs-Kennzeichnung angeordnet wird, die während des Gießprozesses in das Metallgussteil übertragen wird, und dass nach dem Gießprozess in einer Ausnehmung des Metallgussteils ein RFID-Element angeordnet wird, dessen Identität mit der Anfangs-Kennzeichnung verknüpft ist. Dieses Verfahren ist unabhängig davon anwendbar, ob nach dem eigent lichen Gießprozess eine Wärmebehandlung erfolgt oder nicht. Bevorzugt kann als individuelle Anfangs-Kennzeichnung eine optische Formgebung des Metallgussteils oder ein mechanisches, eine optische Kodierung tragendes Kennzeichnungselement vorgesehen werden. Derartige Anfangs-Kennzeich nungselemente sind gegenüber den Wärmeeinwirkungen des Metallgieß prozesses und eines gegebenenfalls folgenden Wärmebehandlungsprozesses unempfindlich.
Die Aufgabe kann auch gelöst werden durch ein Verfahren zur Herstellung eines Metallgussteils, bei dem dieses individuell gekennzeichnet wird, indem
eine Anfangs-Kennzeichnung durch eine Erfassung und Speicherung einer individuellen Mikrostruktur oder einer individuellen Farbverteilung auf der Oberfläche des Metallgussteils erfolgt, wobei diese Anfangs-Kennzeichnung einem zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Metallgussteil verbundenen RFID-Transponder über eine externe oder RFID-interne Datenbank oder Speichereinrichtung zugeordnet wird.
Dadurch ergibt sich, dass für die Zuordnung eines erst zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Metallgussteil zu verknüpfenden RFID-Transponders zuvor eine Technologie zur markierungsfreien Anfangs-Kennzeichnung und/oder Identifizierung angewandt wird. Bei einem solchen Vorgehen wird die indivi duell ausgeprägte Mikrostruktur von Bauteiloberflächen dazu genutzt, dass ihre zufälligen, das Bauteil individualisierenden und somit kennzeichnenden Merkmale, wie beispielsweise Mikrostrukturen, Farbtexturen oder Fehlstellen, das dazu gehörige Bauteil auf einzigartige Weise kennzeichnen - vergleichbar mit einem Fingerabdruck. Eine Vielzahl an Messpunkten und redundante Datenerfassung ermöglichen eine zuverlässige Identifikation auf bei Störein flüssen wie Verunreinigungen oder Kratzer. Eine konkrete Umsetzung dieser Technologie ist das„Track & Trace Fingerprint System" des Fraunhofer IPM. Vorteilhaft bei dieser Ausführungsvariante ist, dass kein gesondertes Identifi kationselement für die Anfangs-Kennzeichnung benötigt wird. Eine äußere Erscheinungsform des Metallgusskörpers, die eine Anfangs-Kennzeichnung bildet, kann durch ein bildgebendes Verfahren, z. B. eine optische Bilderfas sung, Infrarot- oder Röntgenaufnahme, oder ein Oberflächen-Abtastverfahren aufgenommen und in eine Anzahl von Erkennungsparametern umgesetzt werden, die später einem Transponder in einer Datenbank zugeordnet werden. Dabei kann gleichermaßen die eigentliche, gießtechnisch erzeugte Gussteiloberfläche mit ihrer individuellen charakteristischen Mikrostruktur genutzt werden als auch ein definierter Bereich der Gussteiloberfläche absichtlich verändert werden, um eine individuelle Mikrostruktur zu erzeugen, beispielsweise durch Gestaltung des gießtechnischen Herstellungsprozesses zur absichtlichen, gezielten Erzeugung von Fließfronten, Verwirbelungen, Ausgasungen, Lunkern und ähnlichen Kennzeichen, oder nach dem Gießen durch Kratzen, Sand-/Kugelstrahlen, Einkerben, Laserstrukturierung, chemi sches Ätzen, Beschichten des Metallgusskörpers usw. Die Position für diese Mikrostruktur am Metallgussteil kann sowohl auf der konturgebenden
Oberfläche gewählt sein, als auch gezielt in einem eigens für die Kennzeich nung hergestellten Bereich, vorzugsweise der Ausnehmung für den später hinzuzufügenden RFID-Transponder.
Nach den Verfahrensschritten beim Herstellen des Metallgussteils, die eine erhebliche Wärmebelastung mit sich bringen, als nach dem eigentlichen Gießprozess und einer möglichen Wärmebehandlung, kann ein elektronisches Kennzeichnungselement, beispielsweise ein RFID-Kennzeichnungselement, an dem Metallgussteil angeordnet werden, beispielsweise an diesem befestigt oder in einer Ausnehmung des Metallgussteils eingesetzt werden. Um dies zu erleichtern, kann beispielsweise im Urformprozess eine Ausnehmung in dem Metallgussteil vorgesehen werden, oder diese kann durch einen Platzhalter abgeformt werden, der in der Gießform angeordnet wird, oder diese kann durch Eingießen eines Eingussteils abgeformt werden, das später aktiv ent fernt wird oder passiv durch z.B. thermische Einwirkung aufgelöst wird. Der Platzhalter kann auch entweder selbst eine optische Kennzeichnung enthal ten, die am Metallgussteil abgeformt wird, oder der Platzhalter kann selbst eine optische Kennzeichnung enthalten, die durch den Gießprozess mit dem Metallgussteil verbunden wird, beispielsweise in Form einer Kennzeichnungs platte. Diese Art der Kennzeichnung erlaubt in einem folgenden Schritt die Verknüpfung der Identität eines später mit dem Metallgussteil verbundenen RFID-Kennzeichnungselements mit der Identität, die dem Metallgussteil vom Urformprozess an durch die Anfangs-Kennzeichnung verliehen wurde.
Eine Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen, dass während des Gießprozesses ein Anfangs-Kennzeichnungselement als Abformung eines mit der Gießform verbundenen Elementes in dem Metallgussteil erzeugt und/oder ein Anfangs-Kennzeichnungselement in Form eines separaten, in der Gießform angeordneten Bauteils von der Gießform getrennt und in dem Metallgussteil aufgenommen wird. Das Anfangs-Kennzeichnungselement kann somit in einer Information, die das Metallgussteil durch eine Abformung selbst trägt, oder in einem Element, das eine Kennzeichnung trägt und mit dem Metallgussteil verbunden wird, bestehen. Beide Arten von Kennzeich nungen können an dem Metallgussteil bereits durch eine geeignete Vor bereitung der Gießform angebracht werden. Wie oben beschrieben kann alternativ zu einem separaten Kennzeichnungselement die Anfangs-
Kennzeichnung auch über ein markierungsfreies Identifikationssystem erfol gen.
Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein abzuformendes Element oder ein Anfangs-Kennzeichnungselement derart in der Gießform angeordnet wird, dass die Abformung des abzuformenden Elementes oder die Aufnahme des Anfangs-Kennzeichnungselementes in einer zur Oberfläche des Metall gussteils hin offenen Kennzeichnungs-Ausnehmung des Metallgussteiles erfolgt. Damit wird gleichzeitig mit der Verbindung des Metallgussteils mit einem Anfangs-Kennzeichnungselement auch eine Kennzeichnungs- Ausnehmung in dem Metallgussteil erzeugt, die beispielsweise später zur Aufnahme eines RFID-Elements dienen kann.
Es kann demgemäß vorgesehen sein, dass in der Kennzeichnungs- Ausnehmung ein RFID-Kennzeichnungselement mit dem Metallgussteil verbunden wird, welches mit dem Anfangs-Kennzeichnungselement verknüpft ist.
Es kann, wie oben erläutert, beispielsweise dabei vorgesehen sein, dass in der Gießform ein Anfangs-Kennzeichnungselement vorgesehen wird, das beim Gießvorgang in das Metallgussteil wenigstens teilweise eingegossen wird.
In einem späteren Schritt kann dann vorgesehen sein, dass das Anfangs- Kennzeichnungselement ganz oder teilweise aus der Kennzeichnungs- Ausnehmung des Metallgussteils entfernt wird und dass ein RFID- Kennzeichnungselement, welches mit dem Anfangs-Kennzeichnungselement verknüpft ist, mit dem Metallgussteil verbunden, insbesondere in der Kenn zeichnungs-Ausnehmung angeordnet wird. Da das Anfangs-Kennzeichnungs element an dem Metallgussteil ohne Probleme erkennbar und identifizierbar ist und mit der Identität des Metallgussteils verknüpft ist, kann ein später eingebrachtes RFID-Kennzeichnungselement mit der Identität des Metallguss teils problemlos verknüpft werden. Hierzu kann das RFID-Kennzeichnungs element beispielsweise geeignet programmiert werden, oder es kann die Anfangs-Kennzeichnung in dem RFID-Element gespeichert werden.
Zudem oder alternativ dazu ist die Speicherung der Verknüpfung einer Identi fizierung des RFID-Elements mit der Identität einer Anfangs-Kennzeichnung des Metallgussteils in einer Datenbank sinnvoll. Diese Datenbank ermöglicht später eine Rekonstruktion der Verfahrensschritte bei der Herstellung des Metallgussteils und die Identifikation jedes Metallgussteils, solange dieses existiert.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann ein Metallgussteil eine Kennzeichnungs-Ausnehmung aufweisen, in der sowohl ein Anfangs- Kennzeichnungselement als auch ein RFID-Element angeordnet sind. In vielen Fällen wird das Anfangs-Kennzeichnungselement keinen eigenen Platz be nötigen, beispielsweise wenn es aus einer Abformung einer optischen Kenn zeichnung im Gießprozess besteht oder wenn das Anfangs-Kennzeichnungs element nach dem Gießprozess ganz oder teilweise aus dem Metallgussteil entfernt wird und nur ein kleiner Teil mit der Kennzeichnung in oder an dem Metallgussteil verbleibt. In diesen Fällen wird bei Zusammenfügung des RFID- Elements mit dem Metallgussteil das Anfangs-Kennzeichnungselement nicht entfernt, wobei dennoch die Verknüpfung des Anfangs-Kennzeichnungs elements mit dem RFID-Element im Speicher des RFID-Elements und/oder in einer Datenbank sinnvoll ist, um die Identifikation des Anfangs-Kennzeich nungselements mit dem individuellen RFID-Element auch ohne eine Zer störung oder ein Demontieren des Metallgussteils oder auch aus größerer Entfernung von dem Metallgussteil ohne eine Inaugenscheinnahme zu ermöglichen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf ein Kennzeich- nungs-Kit für ein Metallgussteil mit einem Anfangs-Kennzeichnungselement und einem RFID-Kennzeichnungselement, die miteinander lösbar verbunden sind, wobei die Identität des Anfangs-Kennzeichnungselements in dem RFID- Kennzeichnungselement und/oder in einer Datenbank gespeichert ist und wobei insbesondere die äußere Form des Anfangs-Kennzeichnungselements der Form eines Gehäuses des RFID-Kennzeichnungselements entspricht, so dass nach dem Gießvorgang, insbesondere während des Wärmebehandlungs prozesses oder nach dem Wärmebehandlungsprozess, das Anfangs- Kennzeichnungselement aus einer dieses abformenden Ausnehmung des Metallgussteils entfernbar ist und das RFID-Kennzeichnungselement in
dieselbe Ausnehmung einsetzbar ist. Ein solches Kennzeichnungs-Kit erlaubt beispielsweise seinen Einsatz in einer Metallgießform, wobei im Urformpro zess das komplette Kennzeichnungs-Kit mit dem Metallgussteil verbunden werden kann.
Das RFID-Kennzeichnungselement sollte für diesen Fall mit einer thermischen Isolierungseinrichtung oder -Schicht versehen sein, um es vor dem Wärme einfluss beim Gießprozess zu schützen. Nach dem Gießprozess kann vor einer Wärmebehandlung das RFID-Kennzeichnungselement von dem Anfangs- Kennzeichnungselement getrennt werden, wobei eine Verknüpfung der beiden Elemente in dem RFID-Element, beispielsweise in einem Speicher des RFID-Elements bereits repräsentiert sein kann. Diese Verknüpfung kann auch bereits bei Herstellung des Kennzeichnungs-Kits hergestellt und im RFID- Element oder in einer externen Datenbank gespeichert werden.
Nach einer Wärmebehandlung kann dann das Anfangs-Kennzeichnungs element aus dem Metallgussteil entfernt und/oder das RFID-Kennzeichnungs element eingesetzt werden, oder es kann auch vorgesehen sein, dass das Anfangs-Kennzeichnungselement so ausgeführt ist, dass es sich bei einer längeren Wärmebehandlung des Metallgussteils auflöst oder gezielt aufgelöst werden kann und somit durch seine Auflösung für das RFID-Kennzeichnungs element Platz bereitstellt. Dazu kann das Anfangs-Kennzeichnungselement beim Gießprozess so in dem Metallgussteil aufgenommen werden, dass eine Kennzeichnungs-Ausnehmung an dem Metallgussteil entsteht, die für die Aufnahme des RFID-Kennzeichnungselements passend geformt ist. Hierzu kann das Kennzeichnungs-Kit so geformt sein, dass das Anfangs- Kennzeichnungselement und das mit diesem verbundene RFID- Kennzeichnungselement jeweils die gleiche Form aufweisen. Damit ist die durch das Anfangs-Kennzeichnungselement an dem Metallgussteil geschaffe ne Kennzeichnungs-Ausnehmung zur Aufnahme des RFID- Kennzeichnungselements passend geformt.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Figuren einer Zeichnung dargestellt und anschließend erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 eine systematische schematische Darstellung der verschiede nen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 2 im Querschnitt eine Gießform,
Fig. 3 ein Metallgussteil in perspektivischer Darstellung,
Fig. 4 verschiedene Anfangs-Kennzeichnungselemente, die optisch unterscheidbar sind,
Fig. 5 ein Anfangs-Kennzeichnungselement mit einem abtrennbaren
Anzeigeplättchen,
Fig. 6 eine Konfiguration, in der ein optisch erkennbares, mechanisch ausgebildetes Anfangs-Kennzeichnungselement mit einem RFID-Modul kombiniert ist,
Fig. 7 schematisch eine Anordnung zur Herstellung der Verknüpfung von Anfangs-Kennzeichnungselementen und RFID-Elementen,
Fig. 8 im Querschnitt ein in ein Metallgussteil eingesetztes RFID-
Element sowie
Fig. 9 ein in ein Metallgussteil eingesetztes RFID-Element nach dem
Überstreichen des Metallgussteils.
In Figur 1 ist schematisch der Herstellungsprozess eines Metallgussteils gezeigt, wobei der Prozess in der Figur oben beginnt und entsprechend dem Herstellungsprozess nach unten fortschreitet. Demgemäß bezeichnet 1 den Beginn der Herstellung eines Metallgussteils. Mit der gestrichelten Linie 2 ist der Zeitpunkt des eigentlichen Gießvorgangs, d. h. der Abguss, die Füllung der Gießform, bezeichnet. Mit der gestrichelten Linie 3 ist der Zeitpunkt einer potenziell stattfindenden Wärmebehandlung bezeichnet, bei der üblicherwei se nicht die Schmelztemperatur erreicht wird, deren Zeitdauer jedoch deutlich länger sein kann als die Zeitdauer zwischen dem Eingießen der Metallschmel ze in eine Gießform und dem Erstarren des Metalls. Demgemäß soll verhin-
dert werden, dass ein RFID-Element sich in oder an dem Metallgussteil befindet, während dieses einer Wärmebehandlung 3 unterzogen wird, da RFID-Elemente vor dem Einfluss hoher Temperaturen, beispielsweise der Schmelztemperatur des Gießwerkstoffs, nur begrenzte Zeit geschützt werden können, beispielsweise für die Dauer eines Gießvorgangs.
In der Figur sind fünf verschiedene Varianten des erfindungsgemäßen Ver fahrens von links nach rechts als Alternativen nebeneinander gezeigt. Diese unterscheiden sich zumindest jeweils in dem ersten Verfahrensschritt, wobei die ersten Verfahrensschritte mit 4', 4, 5, 6, 7 bezeichnet sind.
In dem Verfahrensschritt 4' der ersten Verfahrensvariante wird nach dem Gießvorgang 2 das gegossene Bauteil zunächst markierungsfrei identifiziert über eine individuelle Mikrostruktur bzw. Farbtextur. Die Mikrostruktur bzw. Farbtextur auf der Gussteiloberfläche kann dabei direkt die natürliche Ober flächenbeschaffenheit sein, die bei der gießtechnischen Herstellung erzeugt wird. Insbesondere gießtechnisch herbeigeführte Fließfronten,
Verwirbelungen, Ausgasungen, Lunker, etc. hinterlassen individuelle Ober flächenmerkmale. Wenn erforderlich, kann die Intensität der Mikrostruktur künstlich verstärkt werden, durch z. B. Kratzen, Sand-/Kugelstrahlen, Ein kerben, Laserstrukturierung, chemisches Ätzen, Beschichten, usw.
Die Identifizierung wird durch ein Erfassungsverfahren vorgenommen, indem beispielsweise ein bildgebendes Verfahren durch eine Kamera oder einen Scanner im optischen, infraroten, ultravioletten Bereich, durch Ultraschall oder Röntgenstrahlung angewandt wird. Eine andere Möglichkeit besteht in einem mechanischen, kapazitiven oder induktiven Abtastverfahren. Aus dem erkannten Muster können individuelle Identifizierungsparameter abgeleitet werden. Diese markierungsfreie Identifikation des Metallgussteils wird einem zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Metallgussteil verbundenen RFID- Transponder über eine externe oder eine Transponder-interne Datenbank oder Speichereinrichtung zugeordnet.
In dem Verfahrensschritt 4 der zweiten Verfahrensvariante wird die Gießform so ausgebildet, dass in dem Metallgussteil eine Vertiefung oder Ausnehmung entsteht. Das Metallgussteil und die Vertiefung/Ausnehmung werden dabei
während des Gießvorgangs nicht mit einer Anfangs-Kennzeichnung versehen. Erst in einem nachfolgenden Verfahrensschritt 4a wird nach dem Abguss eine Anfangs-Kennzeichnung an dem Metallgussteil angebracht, beispielsweise durch Prägen, Lasern, Drucken, Stanzen oder durch Einlegen eines Anfangs- Kennzeichnungselements, beispielsweise in Form eines Plättchens. Dies kann grundsätzlich vor oder nach der Wärmebehandlung erfolgen.
In einem alternativen Verfahren der zweiten Verfahrensvariante wird analog zu dem Verfahrensschritt 4' der ersten Verfahrensvariante nach dem Gießvor gang 2 und dem Einbringen einer Vertiefung/Ausnehmung im Schritt 4 anstelle des Verfahrensschritts 4a in einem Schritt 4b in der Vertie
fung/Ausnehmung eine markierungsfreie Identifikation durch Erfassung einer individuellen Mikrostruktur bzw. Farbtextur in der Vertiefung/Ausnehmung vorgenommen. Die Mikrostruktur bzw. Farbtextur auf der Gussteiloberfläche kann auch in diesem Fall beispielsweise entweder direkt durch die gießtechni sche Herstellung passiv erzeugt worden sein, oder absichtlich gießtechnisch herbeigeführt worden sein (z. B. durch Erzeugung von Fließfronten,
Verwirbelungen, Ausgasungen, Lunkern, etc.), oder absichtlich durch Nachar beit herbeigeführt worden sein (z. B. durch Kratzen, Sand-/Kugelstrahlen, Einkerben, Laserstrukturierung, chemisches Ätzen, Beschichten, usw.). Diese markierungsfreie Identifikation des Metallgussteils wird einem zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Metallgussteil verbundenen RFID-Transponder über eine externe oder eine Transponder-interne Datenbank zugeordnet.
Der Anfangsverfahrensschritt 5 der dritten Verfahrensvariante besteht darin, in die Metallgießform ein Anfangs-Kennzeichnungselement als Platzhalter einzusetzen, der während des Abgusses in das Metallgusselement übertragen wird. Ein solcher Platzhalter weist eine optisch erkennbare Markierung auf, die an dem Metallgussteil abgelesen werden kann. Der eingesetzte Platzhalter kann in einem späteren Verfahrensschritt 8 vor dem Einsetzen eines RFID- Elements gelesen werden. Danach kann der Platzhalter dem Metallgussteil entnommen oder aufgelöst werden.
Gemäß der ersten Verfahrensvariante kann im Schritt 8 die Anfangs- Kennzeichnung des Metallgussteils ebenso wie im Schritt 4' erfasst und dadurch das Metallgussteil identifiziert werden. Danach kann im Schritt 10 ein
RFID-Transponder mit dem Metallgussteil verbunden und die erfasste Identi tät der Anfangs-Kennzeichnung mit dem Transponder verknüpft und in einer Datenbank oder einer Speichereinrichtung im Transponder oder in einer externen Datenverarbeitungseinrichtung gespeichert werden. Dies kann vor oder nach einer Wärmebehandlung des Metallgussteils erfolgen, sofern eine solche Wärmebehandlung stattfindet.
Ein Anfangsverfahrensschritt 6 der vierten Verfahrensvariante kann vorsehen, dass ein Platzhalter in die Metallgießform eingesetzt wird, der mit einem Kennzeichnungsplättchen lösbar verbunden ist, welches optisch auslesbar ist. In diesem Fall kann nach dem Abguss und der Wärmebehandlung der Platz halter ohne das Kennzeichnungsplättchen dem Metallgussteil entnommen oder aufgelöst werden, insbesondere bei oder nach der Wärmebehandlung des Metallgussteils. Das Anfangs-Kennzeichnungselement in Form des Kenn zeichnungsplättchens ist dann lesbar, und die Identität des Anfangs- Kennzeichnungselements kann in einem folgenden Schritt mit einem nach folgend in den durch den Platzhalter freigehaltenen Raum des Metallgussteils einzusetzenden RFID-Element verknüpft werden.
In einem Anfangsverfahrensschritt 7 der fünften Verfahrensvariante wird in die Gießform ein Platzhalter mit einem RFID-Element eingesetzt, das im nachfolgenden Abguss in das Metallgussteil eingegossen wird. Der Einguss erfolgt derart, dass nach dem Abguss das RFID-Element vor der Wärme behandlung entnehmbar ist. Dies ist im Verfahrensschritt 9 dargestellt. Das RFID-Element kann durch eine geeignete Wärmeisolation während des Gießvorgangs geschützt werden.
In einem folgenden Verfahrensschritt 10 nach einer Wärmebehandlung wird jeweils ein RFID-Element in eine Ausnehmung des Metallgussteils eingesetzt und dort befestigt, beispielsweise durch Eingießen oder Verkleben, Ver schrauben, Krimpen, Einrasten oder andere Verfahren. Hierfür kann eine Kennzeichnungs-Ausnehmung an dem Metallgussteil verwendet werden, die vorher beim Abguss bereits ein Anfangs-Kennzeichnungselement, beispiels weise ein RFID-Element, insbesondere das zwischenzeitlich entnommene und im Verfahrensschritt 10 wieder eingesetzte RFID-Element, aufgenommen hat.
In einem folgenden weiteren Verfahrensschritt 11 kann dann die Kennzeich nungs-Ausnehmung mit dem RFID-Element verschlossen werden, insbesonde re durch Verspachteln und/oder Überstreichen/Lackieren, Beschichten oder Pulverbeschichten.
Figur 2 zeigt schematisch in einem Längsschnitt eine Gießform 12, die bei spielsweise aus einem Metall oder einer Keramik, Sand oder Gips oder einer Kombination zweier oder mehr dieser Werkstoffe bestehen kann, mit einem Anguss-System IS, durch das Metallschmelze in die Gießform 12 eingebracht wird. Im Inneren der Gießform ist ein Formelement 14 angeordnet, das mit der Gießform 12 fest verbunden ist und beim Abguss in den Metallgussteil eine Vertiefung hinterlässt, die eine Kennzeichnungs-Ausnehmung bildet.
In Figur 3 ist beispielhaft ein abgegossenes Metallgussteil 15 mit einer ent sprechenden Kennzeichnungs-Ausnehmung 16 dargestellt, die als Vertiefung durch ein Formelement 14 in der Gießform geschaffen sein kann. In der Kennzeichnungs-Ausnehmung 16 kann beispielsweise durch Prägen, Drucken, Laserschneiden oder ähnliche Behandlungen eine optische Kodierung ange bracht werden, die das Metallgussteil 15 individuell kennzeichnet. Es kann jedoch auch ein Platzhalter 17 in die Kennzeichnungs-Ausnehmung
16 eingebracht sein, der entweder selbst eine optische Kennzeichnung in individualisierter Form aufweist oder mit einem Kennzeichnungsplättchen verbunden ist, das von dem Platzhalter 17 trennbar ist und seinerseits eine individualisierte Kennzeichnung trägt. Das so präparierte Metallgussteil 15 kann dann einer intensiven und länger dauernden Wärmebehandlung unter zogen werden, die der Platzhalter oder die Kennzeichnung oder ein Kenn zeichnungsplättchen zumindest bezüglich der Lesbarkeit der Markierung unbeschadet überstehen.
In Figur 4 sind drei Platzhalter gezeigt, die jeweils unterschiedliche optische Kennzeichnungen an ihrer Oberfläche tragen und jeweils in einen Metallguss körper eingegossen werden oder in eine Kennzeichnungs-Ausnehmung nach dem Abguss eingebracht werden. Diese Platzhalter sind so dauerhaft ausge staltet, dass sie eine Wärmebehandlung des Metallgussteils überstehen und danach noch lesbar sind. Es kann auch vorgesehen sein, dass diese Platzhalter während des Gießvorgangs ihre Kennzeichnung auf das Gussteil übertragen.
In der Wärmebehandlung zerstören / lösen sie sich idealerweise auf, so dass eine Vertiefung für die spätere Aufnahme eines RFID zurückbleibt. Die Kodie rung der einzelnen Platzhalter muss nicht absolut eindeutig sein, sondern sie kann ihre Eindeutigkeit zusammen mit einer Chargenbezeichnung des Metall gussteils erhalten, so dass jedes Metallgussteil durch eine Kombination der Chargenbezeichnung mit der Kodierung der Platzhalter eine individuelle Kennzeichnung erhält.
Die Platzhalter 18, 19, 20 können auch so gestaltet und in die Kennzeichnungs- Ausnehmung 16 eines Metallgussteils 15 eingesetzt werden, dass sie in den Kennzeichnungs-Ausnehmungen optische Kodierungen durch Prägung oder sonstige Abformungsmechanismen hinterlassen, wenn die Platzhalter dem Metallgussteil wieder entnommen werden. Verbleiben die Platzhalter in dem Metallgussteil, so werden sie unmittelbar vor dem Einsetzen eines RFID- Elements entnommen. Die Verknüpfung der eingesetzten RFID-Elemente mit den Platzhaltern bzw. mit den durch die Platzhalter gekennzeichneten Metall gussteilen kann dann erfolgen. Ansonsten kann die durch die Platzhalter 18, 19, 20 hinterlassene Kodierung in oder an den Kennzeichnungs- Ausnehmungen 16 von Metallgussteilen ausgelesen und mit der Identität der jeweils eingesetzten RFID-Elemente verknüpft werden.
In Figur 5 ist ein Platzhalter 21 gezeigt, der ein Handhabungselement 21a aufweist, mit dem ein Kennzeichnungsplättchen 21b lösbar verbunden ist. Wird der Platzhalter 21 in eine Kennzeichnungs-Ausnehmung 16 eines Metall gussteils 15 eingesetzt oder vor dem Abguss in eine Gießform eingesetzt und durch den Abguss in das Metallgussteil übertragen, so kann das Element 21a aus der Kennzeichnungs-Ausnehmung entnommen werden, so dass das Kennzeichnungsplättchen 21b problemlos lesbar ist. Danach kann ein RFID- Element eingesetzt und mit der Identität des Kennzeichnungsplättchens 21b verknüpft werden. In der Figur ist ersichtlich, dass das Kennzeichnungsplätt chen mit dem Element 21a verbunden ist. Dies kann beispielsweise durch Kleben oder Verklemmen realisiert sein.
Figur 6 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Anfangs-Kennzeichnungs element 22, das aus zwei spiegelverkehrt zusammengesetzten Teilen 22a, 22b besteht. Der Teil 22b ist als mechanisches, optisch erkennbares Anfangs-
Kennzeichnungselement ausgebildet, das beispielsweise an seiner Unterseite 22c ein Kennzeichnungsplättchen mit einer optischen Kodierung trägt oder das durch Abguss einer Prägung an seiner Unterseite 22c in dem Metallguss teil eine entsprechende optische Kodierung hinterlässt.
In die Gießform kann das Anfangs-Kennzeichnungselement 22 so eingesetzt werden, dass der Teil 22b in eine Kennzeichnungs-Ausnehmung des Metall gussteils eingebracht wird oder durch die Abformung eine Kennzeichnungs- Ausnehmung bildet. Der Teil 22a kann in der Gießform aufgenommen werden und dieser nach dem Gießen zusammen mit dem Metallgussteil und dem Teil 22b entnommen werden. Nach dem Entnehmen des Metallgussteils aus der Gießform kann der obere Teil 22a von dem Teil 22b abgebrochen werden. Das Metallgussteil kann darauffolgend einer Wärmebehandlung unterzogen werden, die dem Element 22b nicht schadet. Darauf kann das Element 22b der Kennzeichnungs-Ausnehmung entnommen und stattdessen das Element 22a eingesetzt werden. Die Elemente 22a, 22b weisen hierzu vorzugsweise identische Außenformen auf. Die Außenformen können Hinterschneidungen 22d aufweisen, die eine feste Halterung in einer Kennzeichnungs- Ausnehmung eines Metallgussteils bewirken.
Die Verknüpfung des RFID-Elements 22e, das sich in dem Element 22a be findet, mit der Kodierung von der Unterseite des Elements 22b kann von Anfang an in dem RFID-Element 22e gespeichert/hinterlegt sein und/oder in einer externen Datenbank abgespeichert sein. In der Datenbank ist somit die Produktions- und Nutzungsgeschichte des Metallgussteils, das mit dem Anfangs-Kennzeichnungselement 22 individualisiert gekennzeichnet worden ist, jederzeit abrufbar.
In Figur 7 ist eine Anordnung dargestellt, die eine Kamera, einen Scanner oder ein vergleichbares optisches Auslesegerät 23 sowie ein Kommunikationsgerät 24 zum Auslesen von RFID-Identitäten und zudem eine Speichereinrichtung 25 mit einer Datenbank aufweist, welche mittels Kommunikationsschnittstellen sowohl mit dem Gerät 23 als auch mit dem Gerät 24 verbunden ist. Zur Verknüpfung der Anfangs-Kennzeichnung mittels eines Platzhalters 18 mit einer nachfolgenden Kennzeichnung durch ein RFID-Element 22e wird jeweils an einem Metallgussteil 15 die Anfangs-Kennzeichnung ausgelesen und mit
einem beispielsweise nach einer Wärmebehandlung eingesetzten RFID- Element 22e oder dessen Kodierung verknüpft in der Datenbank 25 abgespei chert.
In Figur 8 ist in einem Teilquerschnitt eines Metallgussteils 15 eine Kenn zeichnungs-Ausnehmung gezeigt, an deren Boden entweder eine optische Kodierung durch Prägen, Drucken, Stanzen oder andere Verfahren angebracht ist oder an deren Boden ein Kennzeichnungsplättchen 21b angeordnet ist, das eine Kodierung trägt. Nach dem Auslesen der Kodierung wird ein RFID- Element 22e in die Kennzeichnungs-Ausnehmung eingebracht. Das RFID- Element kann entweder mit der Oberfläche 26 des Metallgussteils vorzugs weise eben abschließen oder hervorstehen, oder es kann hinter dieser zurückstehen und wird dann durch eine Beschichtung und/oder eine Lackie rung 27 abgedeckt, die eventuelle Unebenheiten ausgleicht. Eine Beschich tung 27, beispielsweise auch als Pulverbeschichtung ausgeführt, kann auch bei einem ebenen Abschluss des RFID-Elements mit der Oberfläche 26 des Metallgussteils vorteilhaft sein, um eine glatte Oberfläche des Metallgussteils zu bieten und das RFID-Element vor schädlichen Einflüssen zu schützen. Ist das RFID-Element auf diese Weise abgedeckt, so ist es beispielsweise auch für Fälscher nur schwer erkennbar, was einen zusätzlichen Plagiatsschutz bieten kann.
Die Vorteile des oben erläuterten Verfahrens zur Herstellung eines Metall gussteils lassen sich zusammengefasst folgendermaßen darstellen:
Durch ein zweistufiges Identifikationsverfahren ist es möglich, Metallgussteile mit RFID-Elementen/Transpondern zu kennzeichnen, deren Herstellungsver fahren Prozesstemperaturen aufweisen, die das Einsetzen von RFID- Elementen beim Gießprozess oder bei einer nachfolgenden Wärmebehand lung nicht erlauben. Die RFID-Elemente können auch nach einer potenziellen Wärmebehandlung eingesetzt werden, so dass auch die Anforderungen bezüglich der Temperaturstabilität an die RFID-Elemente gering sind. Damit können kostengünstige Transponder zum Einsatz kommen.
Ein Platzhalter mit einem Kennzeichnungsplättchen zur Kennzeichnung eines Metallgussteils ist sehr kostengünstig herzustellen, da sowohl der Platzhalter
als auch das Kennzeichnungsplättchen durch Gießverfahren (Platzhalter) und beispielsweise Prägeverfahren (Kennzeichnungsplättchen) einfach und kostengünstig herstellbar sind. Durch die von dem Platzhalter im Metallgussteil abgeformte Vertiefung kann der RFID-Transponder in einem der Wärmebehandlung nachgelagerten Prozessschritt problemlos eingesetzt und in das Metallgussteil integriert werden. Durch eine anschließende Verspachtelung und/oder Lackierung kann der RFID-Transponder das Gussbauteil identifizieren, ohne von außen optisch erkennbar zu sein.
Den RFID-Transpondern können eindeutige Kennzeichnungen (weltweit eindeutige Unique IDs) zugeordnet werden, die nur sehr aufwendig fälschbar sind.
Ein zusätzlicher Vorteil kann darin liegen, dass eine Anfangs-Kennzeichnung in einer Kennzeichnungs-Ausnehmung unterhalb des RFID-Elements verbleibt, so dass eine Identifizierung des Metallgussteils auch bei einem Ausfall des RFID- Elements noch möglich ist.