EP3931752A1 - Verfahren zur kennzeichnung von metallgussbauteilen mittels elektronischer transponder - Google Patents

Verfahren zur kennzeichnung von metallgussbauteilen mittels elektronischer transponder

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Publication number
EP3931752A1
EP3931752A1 EP20707628.2A EP20707628A EP3931752A1 EP 3931752 A1 EP3931752 A1 EP 3931752A1 EP 20707628 A EP20707628 A EP 20707628A EP 3931752 A1 EP3931752 A1 EP 3931752A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
casting
metal casting
identification
rfid
initial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20707628.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Rahn
Christoph Pille
Franz-Josef Wöstmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3931752A1 publication Critical patent/EP3931752A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C23/00—Tools; Devices not mentioned before for moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D46/00—Controlling, supervising, not restricted to casting covered by a single main group, e.g. for safety reasons
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F7/00—Signs, name or number plates, letters, numerals, or symbols; Panels or boards
    • G09F7/16—Letters, numerals, or other symbols adapted for permanent fixing to a support

Definitions

  • the invention is in the field of mechanical engineering and foundry technology and also in the field of electronics. With the method according to the invention, working processes in foundry technology can be particularly advantageously optimized and protection against plagiarism can be ensured.
  • thermal insulation can, however, prevent the influence of heat on an electronic component only for a certain period of time, so that protection can only be guaranteed to a limited extent and for a limited time during the casting process.
  • Thermal insulation for such transponders is not an optimal solution, especially if the casting process takes longer either because the cast metal component is only slowly cooling down or if the cast metal component is subsequently subjected to heat treatment.
  • the present invention is based on the object of creating a method for identifying cast metal components that allows an individual cast metal component to be assigned to an electronic identification element from the original forming process and thereby protects the identification element as much as possible from thermal loads .
  • the object is achieved with the features of the invention according to claim 1.
  • the features of claim 2 represent a further implementation of the approach.
  • the subclaims relate to possible implementations of a method according to the invention.
  • the invention also refers to a metal casting and a marking kit for performing the process.
  • the invention relates to a method for producing a metal casting, in which this is individually marked, the metal casting being produced in a casting process and then subjected to a heat treatment, characterized in that an individual initial marking in or before the heat treatment is generated on the metal casting or transferred into the metal casting and that after the heat treatment on the metal casting, in particular in a recess of the metal casting, an RFID element is arranged, the identity of which is linked to the initial identifier.
  • an identification is made in the metal casting that can withstand the heat treatment without any problems.
  • This identification can, for example, be introduced into the casting mold before casting in the form of an optical embossing, so that the individual optical identification is molded onto the cast metal component.
  • an initial identification element can also be introduced into the metal casting mold, which is integrated into the metal casting component during the casting process and remains in this completely or partially and / or is removed after a heat treatment process.
  • a recess with or without undercuts can also be formed in the cast metal component, into which an initial identification element is later inserted.
  • a later used transponder element is optimally held by undercuts in the recess (identification recess).
  • the mentioned possibilities of labeling are purely mechanical, by designing a shape, or optically and do not use any electronic elements or a transponder as an initial identification element.
  • Another possibility is to bring an electronic identification element, such as an RFID element, into the metal casting mold and to integrate this into the metal casting component during the casting process.
  • the electronic element can be added to the metal casting component can be removed so that the heat treatment can be carried out without endangering the marking element. It can be provided that a molded identification remains in the cast metal component, which allows or facilitates the reinsertion of the electronic identification element or the insertion of a new electronic identification element / RFID element in the correct cast metal component after the heat treatment process.
  • an initial identifier is introduced into the cast metal component or produced in it and that, after the heat treatment process, an electronic identification element / RFID element is introduced into the cast metal part using or with the aid of the initial identifier associated with the initial identifier.
  • the information about the cast metal component for example parameters of the manufacturing process, can be traced back by means of the RFID element using the identification that is later available in the finished product.
  • a further embodiment of the invention can consist in that the metal casting is provided with an identification, an individual initial identification being arranged in the casting mold, which is transferred to the metal casting during the casting process, and that after the casting process in a recess of the metal casting an RFID element is arranged, whose identity is linked to the initial identifier.
  • This process can be used regardless of whether or not there is a heat treatment after the actual casting process.
  • An optical shaping of the metal casting or a mechanical marking element carrying an optical coding can preferably be provided as individual initial marking.
  • Such initial identification elements are insensitive to the heat effects of the metal casting process and any subsequent heat treatment process.
  • the object can also be achieved by a method for producing a metal casting, in which this is individually identified by an initial identification takes place by recording and storing an individual microstructure or an individual color distribution on the surface of the metal casting, this initial identification being an RFID transponder connected to the metal casting at a later point in time via an external or internal RFID database or storage device is assigned.
  • a technology for marking-free initial marking and / or identification is used beforehand for the assignment of an RFID transponder to be linked to the metal casting at a later point in time.
  • the individually pronounced microstructure of component surfaces is used to ensure that their random features that individualize the component and thus characterize the component, such as microstructures, color textures or imperfections, identify the associated component in a unique way - comparable to a fingerprint.
  • a large number of measuring points and redundant data acquisition enable reliable identification of disturbances such as contamination or scratches.
  • a concrete implementation of this technology is the "Track & Trace Fingerprint System" from Fraunhofer IPM. The advantage of this variant is that no separate identification element is required for the initial identification.
  • An external appearance of the cast metal body, which forms an initial identification, can be recorded using an imaging method, e.g. optical image acquisition, infrared or X-ray recording, or a surface scanning method and converted into a number of recognition parameters that are later assigned to a transponder in a database , casting surface generated by casting with its individual characteristic microstructure can be used as well as a defined area of the casting surface can be intentionally changed in order to generate an individual microstructure, for example by designing the casting manufacturing process to deliberate n, targeted generation of flow fronts, turbulence, outgassing, voids and similar characteristics, or after casting by scratching, sand / shot peening, notching, laser structuring, chemical etching, coating of the metal casting, etc.
  • the position for this microstructure on the metal casting can be on the contouring Be selected surface, as well as specifically in an area specially produced for the identification, preferably the recess for the RFID transponder to be added later.
  • an electronic identification element for example an RFID identification element
  • an electronic identification element can be arranged on the metal casting, for example attached to it or in a Recess of the metal casting are used.
  • a recess can be provided in the metal casting during the primary molding process, for example, or this can be molded by a placeholder that is arranged in the casting mold, or this can be molded by pouring in a casting that is later actively removed or passive through e.g. thermal effect is resolved.
  • the placeholder can either itself contain an optical identification that is molded on the metal casting, or the placeholder itself can contain an optical identification that is connected to the metal casting through the casting process, for example in the form of an identification plate.
  • This type of identification allows, in a subsequent step, the linking of the identity of an RFID identification element that is later connected to the metal casting with the identity that was given to the metal casting from the original forming process through the initial identification.
  • One embodiment of the invention can consist in that, during the casting process, an initial identification element is produced as a replica of an element connected to the casting mold in the metal casting and / or an initial identification element in the form of a separate component arranged in the casting mold is separated from the casting mold and is received in the metal casting.
  • the initial identification element can thus consist of information that the metal casting itself carries through an impression, or in an element that carries an identification and is connected to the metal casting. Both types of markings can already be attached to the metal casting by suitable preparation of the casting mold.
  • the initial Labeling can also be carried out using a label-free identification system.
  • an element to be molded or an initial identification element is arranged in the casting mold in such a way that the molding of the element to be molded or the inclusion of the initial identification element takes place in an identification recess of the metal casting that is open towards the surface of the metal casting .
  • an identification recess is also produced in the cast metal part, which can later be used, for example, to receive an RFID element.
  • an RFID identification element is connected to the metal casting, which is linked to the initial identification element.
  • an initial identification element is provided in the casting mold, which is at least partially cast into the metal casting during the casting process.
  • the initial identification element is completely or partially removed from the identification recess of the metal casting and that an RFID identification element which is linked to the initial identification element is connected to the metal casting, in particular in the Characteristic drawing recess is arranged.
  • an RFID identification element introduced later can be linked to the identity of the cast metal part without any problems.
  • the RFID identification element can be suitably programmed, for example, or the initial identification can be stored in the RFID element.
  • a metal casting can have an identification recess in which both an initial identification element and an RFID element are arranged.
  • the initial identification element will not need its own space, for example if it consists of an impression of an optical identification in the casting process or if the initial identification element is completely or partially removed from the metal casting after the casting process and only a small part with the marking remains in or on the metal casting.
  • the initial identification element when the RFID element is assembled with the metal casting, the initial identification element is not removed, although it is useful to link the initial identification element to the RFID element in the memory of the RFID element and / or in a database to enable the identification of the initial identification element with the individual RFID element without destroying or dismantling the cast metal part or from a greater distance from the cast metal part without inspection.
  • Another embodiment of the invention relates to an identification kit for a metal casting with an initial identification element and an RFID identification element, which are detachably connected to one another, the identity of the initial identification element in the RFID identification element and / or in a database is stored and in particular the outer shape of the initial identification element corresponds to the shape of a housing of the RFID identification element, so that after the casting process, in particular during the heat treatment process or after the heat treatment process, the initial identification element from a recess that molds this Metal casting is removable and the RFID tag in the same recess can be used.
  • Such an identification kit allows it to be used in a metal casting mold, for example, and the complete identification kit can be connected to the metal casting in the Urformpro process.
  • the RFID identification element should be provided with a thermal insulation device or layer to protect it from the influence of heat during the casting process.
  • the RFID identification element can be separated from the initial identification element before a heat treatment, wherein a link between the two elements can already be represented in the RFID element, for example in a memory of the RFID element. This link can also be established when the identification kit is manufactured and stored in the RFID element or in an external database.
  • the initial identification element can then be removed from the metal casting and / or the RFID identification element can be inserted, or it can also be provided that the initial identification element is designed so that it becomes necessary during a longer heat treatment of the metal casting can be resolved or specifically resolved and thus provides space for the RFID identification element through its resolution.
  • the initial identification element can be received in the cast metal part during the casting process in such a way that an identification recess is created on the cast metal part, which is shaped to accommodate the RFID identification element.
  • the identification kit can be shaped so that the initial identification element and the RFID identification element connected to it each have the same shape. The identification recess created by the initial identification element on the cast metal part is thus shaped appropriately to accommodate the RFID identification element.
  • FIG. 1 is a systematic schematic representation of the various NEN embodiments of the method according to the invention
  • FIG. 6 shows a configuration in which an optically recognizable, mechanically designed initial identification element is combined with an RFID module
  • Fig. 8 in cross section an RFID inserted into a metal casting
  • FIG. 9 shows an RFID element inserted in a metal casting according to FIG.
  • the production process of a metal casting is shown schematically in FIG. 1, the process beginning at the top in the figure and progressing downward in accordance with the production process. Accordingly, 1 indicates the start of the production of a metal casting.
  • the dashed line 2 indicates the time of the actual casting process, ie the casting, the filling of the casting mold.
  • the dashed line 3 denotes the point in time of a potentially occurring heat treatment at which the melting temperature is usually not reached, but the duration of which can be significantly longer than the period between the pouring of the metal melt into a casting mold and the solidification of the metal.
  • an RFID element is in or on the metal casting while it is subjected to a heat treatment 3, since RFID elements can only be protected from the influence of high temperatures, for example the melting temperature of the casting material, for a limited time, for example Duration of a casting process.
  • the cast component is first identified without any markings via an individual microstructure or color texture.
  • the microstructure or color texture on the casting surface can be the natural surface texture that is generated during casting. In particular flow fronts brought about by casting technology,
  • Turbulence, outgassing, voids, etc. leave behind individual surface features.
  • the intensity of the microstructure can be artificially enhanced, e.g. B. scratching, sandblasting / shot blasting, notching, laser structuring, chemical etching, coating, etc.
  • the identification is carried out by a detection method by using, for example, an imaging method using a camera or a scanner in the optical, infrared, ultraviolet range, ultrasound or X-ray radiation. Another possibility is a mechanical, capacitive or inductive scanning method. Individual identification parameters can be derived from the recognized pattern. This marker-free identification of the metal casting is assigned to an RFID transponder connected to the metal casting at a later point in time via an external or a transponder-internal database or storage device.
  • the casting mold is designed in such a way that a depression or recess is created in the metal casting.
  • the metal casting and the recess / recess are thereby not provided with an initial marking during the casting process.
  • an initial marking attached to the metal casting after the casting for example by embossing, laser, printing, punching or by inserting an initial marking element, for example in the form of a plate. In principle, this can be done before or after the heat treatment.
  • Fung / recess a marker-free identification by recording an individual microstructure or color texture in the recess / recess.
  • the microstructure or color texture on the casting surface can also in this case, for example, either have been produced passively directly by the casting process, or have been brought about intentionally by casting (e.g. through the generation of flow fronts,
  • This marker-free identification of the metal casting is assigned to an RFID transponder connected to the metal casting at a later point in time via an external or a transponder-internal database.
  • the initial process step 5 of the third process variant consists in inserting an initial identification element into the metal casting mold as a placeholder, which is transferred into the metal casting element during the casting.
  • a placeholder has a visually recognizable marking that can be read on the metal casting.
  • the inserted placeholder can be read in a later method step 8 before an RFID element is inserted.
  • the placeholder can then be removed from the metal casting or removed.
  • the initial identification of the metal casting can be recorded in step 8 as well as in step 4 'and the metal casting can be identified as a result.
  • An initial method step 6 of the fourth method variant can provide that a placeholder is inserted into the metal casting mold, which is detachably connected to an identification plate which can be read out optically.
  • the placeholder without the identification plate can be removed from the metal casting or removed, in particular during or after the heat treatment of the metal casting.
  • the initial identification element in the form of the identification plate can then be read, and the identity of the initial identification element can be linked in a subsequent step with an RFID element to be inserted in the space of the metal casting that is kept free by the placeholder.
  • a placeholder with an RFID element is inserted into the casting mold, which is poured into the metal casting in the subsequent casting.
  • the pouring takes place in such a way that after the pouring the RFID element can be removed before the heat treatment. This is shown in method step 9.
  • the RFID element can be protected by suitable thermal insulation during the casting process.
  • an RFID element is inserted into a recess in the cast metal part and fastened there, for example by casting or gluing, screwing, crimping, snapping or other methods.
  • an identification recess on the metal casting can be used which has already received an initial identification element during casting, for example an RFID element, in particular the RFID element that has been removed in the meantime and reinserted in method step 10.
  • the identification recess can then be closed with the RFID element, in particular by filling and / or painting over / painting, coating or powder coating.
  • Figure 2 shows schematically in a longitudinal section a casting mold 12, which can consist of a metal or a ceramic, sand or gypsum or a combination of two or more of these materials, for example, with a sprue system IS through which molten metal is introduced into the casting mold 12 becomes.
  • a molding element 14 is arranged, which is firmly connected to the casting mold 12 and, when it is poured into the metal casting, leaves a recess which forms an identification recess.
  • a cast metal casting 15 is shown by way of example with a corresponding identification recess 16, which can be created as a recess by a molding element 14 in the casting mold.
  • an optical coding can be introduced that identifies the metal casting 15 individually.
  • a placeholder 17 can also be placed in the identification recess
  • the metal casting 15 prepared in this way can then be subjected to an intensive and long-lasting heat treatment, which the placeholder or the marking or a marking plate can withstand, at least with regard to the legibility of the marking.
  • FIG. 4 three placeholders are shown, each of which has different optical markings on its surface and is each poured into a metal cast body or introduced into a marker recess after the casting.
  • These placeholders are designed so that they can withstand heat treatment of the cast metal part and are still legible afterwards. It can also be provided that these placeholders transfer their identification to the cast part during the casting process. In the heat treatment, they ideally destroy / dissolve so that a recess remains for the later recording of an RFID.
  • the coding of the individual placeholders does not have to be absolutely unique, but can be given its uniqueness together with a batch designation of the metal casting, so that each metal casting is given an individual identification through a combination of the batch designation with the coding of the placeholders.
  • the placeholders 18, 19, 20 can also be designed and inserted into the identification recess 16 of a metal casting 15 that they leave behind optical codes in the identification recesses by embossing or other molding mechanisms when the placeholders are removed from the metal casting. If the placeholders remain in the metal casting, they are removed immediately before an RFID element is inserted. The linking of the RFID elements used with the placeholders or with the metal castings identified by the placeholders can then take place. Otherwise, the coding left behind by the placeholders 18, 19, 20 in or on the identification recesses 16 of metal castings can be read out and linked to the identity of the RFID elements used in each case.
  • a placeholder 21 is shown in FIG. 5, which has a handling element 21a to which an identification plate 21b is detachably connected. If the placeholder 21 is inserted into an identification recess 16 of a metal casting 15 or inserted into a casting mold before the casting and transferred through the casting into the metal casting, the element 21a can be removed from the identification recess so that the identification plate 21b is easily readable. Then an RFID element can be inserted and linked to the identity of the identification plate 21b. In the figure it can be seen that the identification plate is connected to the element 21a. This can be implemented, for example, by gluing or clamping.
  • Figure 6 shows in a perspective view an initial identification element 22, which consists of two mirror-inverted assembled parts 22a, 22b.
  • Part 22b is a mechanical, optically recognizable initial Identifying element is formed which, for example, carries an identification plate with an optical coding on its underside 22c or which leaves a corresponding optical coding behind by casting an embossing on its underside 22c in the metal casting.
  • the initial identification element 22 can be inserted into the casting mold in such a way that the part 22b is introduced into an identification recess of the metal casting or forms a identification recess through the impression.
  • the part 22a can be received in the casting mold and this can be removed after the casting together with the metal casting and the part 22b.
  • the upper part 22a can be broken off from the part 22b.
  • the metal casting can then be subjected to a heat treatment which does not damage the element 22b.
  • the element 22b can then be removed from the identification recess and the element 22a can be used instead.
  • the elements 22a, 22b preferably have identical external shapes.
  • the outer shapes can have undercuts 22d, which effect a firm holding in a marking recess of a metal casting.
  • the link between the RFID element 22e, which is located in the element 22a, with the coding from the underside of the element 22b can be stored / deposited in the RFID element 22e from the start and / or be stored in an external database.
  • the production and usage history of the metal casting that has been individually identified with the initial identification element 22 can thus be called up at any time in the database.
  • FIG 7 an arrangement is shown, which has a camera, a scanner or a comparable optical readout device 23 and a communication device 24 for reading out RFID identities and also a storage device 25 with a database, which by means of communication interfaces with both the device 23 and is connected to the device 24.
  • the initial identification is read out on a cast metal part 15 and included an RFID element 22e used, for example, after a heat treatment, or its coding linked in the database 25.
  • FIG. 8 in a partial cross-section of a metal casting 15, a marking recess is shown, on the bottom of which either an optical coding is attached by embossing, printing, stamping or other methods or on the bottom of which a marking plate 21b is arranged, which carries a coding.
  • an RFID element 22e is introduced into the identification recess.
  • the RFID element can either end flush with the surface 26 of the cast metal part or protrude, or it can stand back behind this and is then covered by a coating and / or varnish 27 that compensates for any unevenness.
  • a coating 27, for example also designed as a powder coating, can also be advantageous if the RFID element is flush with the surface 26 of the metal casting in order to provide a smooth surface of the metal casting and to protect the RFID element from harmful influences. If the RFID element is covered in this way, it is difficult to see even for counterfeiters, for example, which can provide additional protection against plagiarism.
  • a two-stage identification process makes it possible to identify cast metal parts with RFID elements / transponders, the manufacturing processes of which have process temperatures that do not allow the use of RFID elements during the casting process or subsequent heat treatment.
  • the RFID elements can also be used after potential heat treatment, so that the requirements for temperature stability on the RFID elements are also low. This means that inexpensive transponders can be used.
  • a placeholder with an identification plate for identifying a metal casting is very inexpensive to manufacture, since both the placeholder as well as the identification plate can be produced easily and inexpensively by casting processes (placeholders) and, for example, embossing processes (identification plates). Due to the recess formed by the placeholder in the metal casting, the RFID transponder can be used without any problems in a process step following the heat treatment and integrated into the metal casting. Subsequent filling and / or painting allows the RFID transponder to identify the cast component without being visually recognizable from the outside.
  • the RFID transponders can be assigned unique identifications (unique IDs that are unique worldwide), which can only be forged with great effort.
  • An additional advantage can be that an initial marking remains in a marking recess below the RFID element, so that the metal casting can still be identified even if the RFID element fails.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Metallgussteils (15), bei dem dieses individuell gekennzeichnet wird, wobei das Metallgussteil (15) in einem Gießprozess (2) hergestellt und danach einer Wärmebehandlung (3) unterzogen wird. Eine durchgängige Kennzeichnung eines solchen Metallgussteils vom Urformverfahren an bis zur Nutzung auch über einen potenziellen Wärmebehandlungsschritt hinaus kann dadurch ermöglicht werden, dass vor der Wärmebehandlung (3) eine individuelle Anfangs-Kennzeichnung (18, 19, 20, 21b, 22) in dem Metallgussteil erzeugt oder in das Metallgussteil (15) übertragen wird und dass nach der Wärmebehandlung (3) an dem Metallgussteil, insbesondere in einer Ausnehmung (16) des Metallgussteils, ein RFID-Element (22e) angeordnet wird, dessen Identität mit der Anfangs-Kennzeichnung (18, 19, 20, 21b, 22) verknüpft ist.

Description

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.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Metallgussteils (15), bei dem dieses individuell gekennzeichnet wird, wobei das Metallgussteil (15) in einem Gießprozess (2) hergestellt und danach einer Wärmebehand lung (3) unterzogen wird, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Wär mebehandlung (3) eine individuelle Anfangs-Kennzeichnung (18, 19,
20, 21b, 22) in oder an dem Metallgussteil (15) erzeugt oder in das Me tallgussteil (15) übertragen wird und dass nach der Wärmebehandlung (3) an dem Metallgussteil, insbesondere in einer Ausnehmung (16) des Metallgussteils, ein RFID-Element (22e) angeordnet wird, dessen Iden tität mit der Anfangs-Kennzeichnung (18, 19, 20, 21b, 22) verknüpft ist.
2. Verfahren zur Herstellung eines Metallgussteils (15), bei dem dieses individuell gekennzeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gießform (12) eine individuelle optisch erkennbare Anfangs-Kenn zeichnung angeordnet wird, die während des Gießprozesses (2) in das Metallgussteil (15) übertragen wird, und dass nach dem Gießprozess (2) in einer Ausnehmung (16) des Metallgussteils ein RFID-Element angeordnet wird, dessen Identität mit der Anfangs-Kennzeichnung (18, 19, 20, 21b, 22) verknüpft ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Gießprozesses ein Anfangs-Kennzeichnungselement (18, 19, 20, 21b, 22) als Abformung eines mit der Gießform verbundenen Elementes in dem Metallgussteil (15) erzeugt und/oder ein Anfangs- Kennzeichnungselement in Form eines separaten, in der Gießform (12) angeordneten Bauteils von der Gießform getrennt und in dem Metall gussteil (15) aufgenommen wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines Metallgussteils (15), bei dem dieses individuell gekennzeichnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anfangs-Kennzeichnung durch eine Erfassung und Speicherung einer individuellen Mikrostruktur der Oberfläche des Metallgussteils und/oder einer individuellen Farbverteilung auf der Oberfläche des Metallgussteils erfolgt und dass diese Anfangskennzeichnung einem zu einem späteren Zeitpunkt mit dem Metallgussteil verbundenen RFID- Transponder über eine externe oder eine Transponder-interne Daten bank zugeordnet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein abzuformendes Element (14) oder ein Anfangs-Kennzeichnungs element (18, 19, 20, 21b, 22) derart in der Gießform angeordnet wird, dass die Abformung des abzuformenden Elementes oder die Auf nahme des Anfangs-Kennzeichnungselementes in einer zur Oberfläche des Metallgussteils (15) hin offenen Kennzeichnungs-Ausnehmung (16) des Metallgussteiles (15) erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der
Kennzeichnungs-Ausnehmung (16) ein RFID-Kennzeichnungselement (22e) mit dem Metallgussteil (15) verbunden wird, welches mit dem Anfangs-Kennzeichnungselement (18, 19, 20, 21b, 22) verknüpft ist.
7. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Gießform ein Anfangs-Kennzeichnungselement (18, 19, 20, 21b, 22) vorgesehen wird, das beim Gießvorgang (2) in das Metallgussteil (15) wenigstens teilweise eingegossen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das An fangs-Kennzeichnungselement (18, 19, 20, 21b, 22) ganz oder teilweise aus der Kennzeichnungs-Ausnehmung (16) des Metallgussteils (15) entfernt wird und dass ein RFID-Kennzeichnungselement (22e), wel ches mit dem Anfangs-Kennzeichnungselement (18, 19, 20, 21b, 22) verknüpft ist, mit dem Metallgussteil (15) verbunden, insbesondere in der Kennzeichnungs-Ausnehmung angeordnet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einer - insbesondere von dem RFID-Element gesonderten - Speichereinrichtung (25) jeweils Identitäten von Anfangs-Kenn zeichnungselementen (18, 19, 20, 21b, 22) und diesen zugeordneten RFID-Elementen (22e) gespeichert werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Speichereinrichtung innerhalb eines RFID-Elementes (22e) die Verknüpfung dieses RFID-Elementes mit einem Anfangs- Kennzeichnungselement (18, 19, 20, 21b, 22) gespeichert wird.
11. Metallgussteil mit einer Kennzeichnungs-Ausnehmung (16), in der sowohl ein Anfangs-Kennzeichnungselement (18, 19, 20, 21b, 22) als auch ein RFID-Element (22e) angeordnet sind.
12. Kennzeichnungs-Kit für ein Metallgussteil (15) mit einem Anfangs- Kennzeichnungselement (18, 19, 20, 21b, 22) und einem RFID-Kenn- zeichnungselement (22e), die miteinander lösbar verbunden sind, wobei die Identität des Anfangs-Kennzeichnungselements in dem RFID-Kennzeichnungselement und/oder in einer Datenbank (25) ge speichert ist und wobei insbesondere die äußere Form des Anfangs- Kennzeichnungselements (22b) der Form eines Gehäuses (22a) des RFID-Kennzeichnungselements (22e) entspricht, so dass nach dem Gießvorgang, insbesondere während des Wärmebehandlungs prozesses (3) oder nach dem Wärmebehandlungsprozess, das
Anfangs-Kennzeichnungselement (22b) aus einer dieses abformenden Ausnehmung des Metallgussteils (15) entfernbar ist und das RFID- Kennzeichnungselement (22a, 22e) in dieselbe Ausnehmung einsetzbar ist.
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