Laserquellen auf Basis von VCSEL-Arrays sind in der Lage große Flächen mit gerichteter wellenlängenselektiver Infrarotstrahlung zu erwärmen. Diese VCSEL-Heizsysteme werden in zahlreichen industriellen Heizprozessen eingesetzt. Durch die direkte Bestrahlung der Behandlungsfläche können ohne teure Optiken oder Scannersysteme erhebliche Kostenvorteile gegenüber konventionellen Lasersystemen realisiert werden. Einzigartig an den Systemen ist, dass neben der präzisen Steuerung und der schnellen Umschaltung der Infrarotleistung auch das räumliche Heizprofil durch unabhängige Steuerung kleiner Segmente der Lasermodule beliebig programmiert werden kann. Die Heizmuster können sich während des Betriebs sogar dynamisch ändern. Dies ermöglicht eine beispiellose Prozessflexibilität.
Profitieren Sie von einer skalierbaren Ausgangsleistung im kW-Bereich.
Erzielen Sie eine hohe Prozessgeschwindigkeit durch eine Leistungsdichte von 100 W/cm².
Individuelle Emissionszonen der VCSEL Strahlquelle können unabhängig voneinander gesteuert werden.
Die robusten und kompakten Lasermodule können einfach in industrielle Anlagen und Produktionsprozesse integriert werden.
Profitieren Sie von einem zügigen Schweißen großer Kunststoffteile dank der hohen Leistungsdichte in der homogen bestrahlten Heizzone. Die Integration gestaltet sich aufgrund der geringen Abmessungen des Moduls sehr einfach.
Mit VCSEL-Heizmodulen ist es einfach und schnell möglich hochfeste Stahlteile selektiv zu enthärten. Dies hat besonders in der Automobilfertigung zahlreiche Vorteile.
Nach dem Beschichtungsprozess muss das Aktivmaterial auf den Elektrodenfolien getrocknet werden. Industrielle VCSEL-Heizsysteme können diesen Schritt übernehmen, denn Laserquellen auf Basis von VCSEL-Arrays sind in der Lage, große Flächen mit gerichteter wellenlängenselektiver Infrarotstrahlung zu erwärmen.
Der Einsatz von VCSEL-Heizsystemen zum Siegeln von Pouchzellen erhöht die Qualität der Siegelergebnisse. Außerdem wird die Prozesszeit reduziert, der Prozess ist im Vergleich bis zu dreimal schneller.
VCSEL-Laser können in der Halbleiter-Industrie für die Erwärmung der Wafer für Rapid Thermal Processing (RTP) zum Einsatz kommen. VCSEL-Heizmodule ermöglichen eine schnelle und homogene Erwärmung der Wafer, da sich die einzelnen Heizzonen hervorragend steuern lassen. Es können Temperaturanstiege von einigen hundert Grad Celsius pro Sekunde erreicht werden.
Beim sogenannten selektiven Lasersintern (SLS) schmilzt ein fokussierter Laserstrahl Kunststoffpulver lokal auf und generiert so das Bauteil. Dies wird ermöglicht durch das hoch innovative VCSEL-Heizsystem von TRUMPF, das über 3.000 individuell ansteuerbare Laser (VCSEL-Arrays) enthält. Die Produktionsgeschwindigkeit wird damit um etwa einen Faktor 10 gesteigert, im Vergleich zu konventionellen 3D-Druckmaschinen, bei denen ein oder zwei Lasern das Baufeld scannen. Vor allem Anwendungen im Kunststoff-Spritzguss können mit dieser Technologie hoch produktiv umgesetzt werden.
Beim sogenannten selektiven Lasersintern (SLS) schmilzt ein fokussierter Laserstrahl Kunststoffpulver lokal auf und generiert so das Bauteil. Dies wird ermöglicht durch das hoch innovative VCSEL-Heizsystem von TRUMPF, das über 3.000 individuell ansteuerbare Laser (VCSEL-Arrays) enthält. Die Produktionsgeschwindigkeit wird damit um etwa einen Faktor 10 gesteigert, im Vergleich zu konventionellen 3D-Druckmaschinen, bei denen ein oder zwei Lasern das Baufeld scannen. Vor allem Anwendungen im Kunststoff-Spritzguss können mit dieser Technologie hoch produktiv umgesetzt werden.
Die VCSEL-Heizsysteme bringen in der Solarzellenproduktion zahlreiche Vorteile. Beispielsweise bei dem Prozess des gezielten Einbrennens der Kontakte auf der Solarzelle. Daneben auch in Regenerationsprozessen: durch die intensive Bestrahlung der Zelle, werden Defekte vermindert, Energiebarrieren abgebaut und damit die Effizienz gesteigert.
Beim Laser Assisted Bonding (LAB) wird ein Flip-Chip mit Hilfe von Lötkugeln als Verbindungselement auf eine Leiterplatte platziert. Das VCSEL-Heizsystem bestrahlt den Chip von oben, die Laserenergie wird durch einen Siliziumchip übertragen, um so die Lötkugeln zwischen Chip und Leiterplatte zu schmelzen. Die VCSEL-Heizsysteme bieten im Vergleich zu anderen Lösungen größere Heizflächen mit höheren Leistungsoptionen.
Beim Laser Assisted Soldering (LAS) werden die Lötkugeln mittels VCSEL-Infrarot-Wärmebehandlung direkt mit den Lötpads auf der Leiterplatte verbunden. Dies ist besonders interessant, wenn kleinere Lötkugeln und Pitches zum Einsatz kommen. Die VCSEL-Heizsystemtechnologie bietet eine hochpräzise Erwärmung und höchste Qualität der Lötstellen. Der LAS Prozess trägt auch dazu bei, die Lebensdauer von Leiterplatten zu erhöhen.
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| Laserparameter | ||||||||
| Typische Wellenlänge | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 +/- 20 nm |
| Laser Power | 2,4 kW | 4,8 kW | 9,6 kW | 19,2 kW | 6,4 kW | 2 kW | 6 kW | 4,8 kW |
| Laserstrahlwinkel | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | - | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) |
| Anzahl an Emitter | 12 Stück | 24 Stück | 48 Stück | 96 Stück | 96 Stück | 10 Stück | 30 Stück | 24 Stück |
| Emissionsbereich | 40 x 52 mm2 | 40 x 104 mm2 | 40 x 208 mm2 | 417.5 x 38 mm2 | 199.1 x 38 mm2 | 47 x 26 mm2 | 521.6 x 25.3 mm2 | zweimal 40 x 52 mm2 |
| Leistungsdichte | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 140 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 |
| Laser Schutzklasse | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Optik | ||||||||
| Optisches Element | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | 26 mm Spiegelkonzentrator | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik |
| Größe | ||||||||
| Abmessung Breite | 87 mm | 87 mm | 87 mm | 112,7 mm | 93 mm | 49 mm | 133,5 mm | 166 mm |
| Abmessung Höhe | 48 mm | 48 mm | 48 mm | 113 mm | 100 mm | 133 mm | 87 mm | 71 mm |
| Abmessung Tiefe | 108 mm | 160 mm | 264 mm | 563 mm | 319 mm | 270 mm | 652 mm | 254 mm |
| Equipment | ||||||||
| Schutzglas | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet |
| Treibereinheit | ||||||||
| Anzahl an Steuereinheiten | 1 Stück | 2 Stück | 4 Stück | 1 Stück | 1 Stück | 1 Stück | 1 Stück | 2 Stück |
| Laserkontrolle | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserzonenüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserzonenüberwachung |
| Maschinen-Schnittstelle | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) |
| Hauptstrom | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz | 3 Phasen 400 V (±10 %), 47-63 Hz | 3 Phasen 400 V (±10 %), 47-63 Hz | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz | 3 Phasen 400V (±10 %), 47-63 Hz | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz |
| Installation | ||||||||
| Umbegungstemperatur | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C |
| Luftfeuchtigkeit (max) | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C |
| Kühlgerät | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig |
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| Laserparameter | ||||||||
| Typische Wellenlänge | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 nm | 980 +/- 20 nm |
| Laser Power | 2,4 kW | 4,8 kW | 9,6 kW | 19,2 kW | 6,4 kW | 2 kW | 6 kW | 4,8 kW |
| Laserstrahlwinkel | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | - | typisch 10° (bei 95 % Leistung) | typisch 10° (bei 95 % Leistung) |
| Anzahl an Emitter | 12 Stück | 24 Stück | 48 Stück | 96 Stück | 96 Stück | 10 Stück | 30 Stück | 24 Stück |
| Emissionsbereich | 40 x 52 mm2 | 40 x 104 mm2 | 40 x 208 mm2 | 417.5 x 38 mm2 | 199.1 x 38 mm2 | 47 x 26 mm2 | 521.6 x 25.3 mm2 | zweimal 40 x 52 mm2 |
| Leistungsdichte | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 140 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 | typisch 115 W/cm2 |
| Laser Schutzklasse | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| Optik | ||||||||
| Optisches Element | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | 26 mm Spiegelkonzentrator | optional mit Fokussier- oder Streuoptik | optional mit Fokussier- oder Streuoptik |
| Größe | ||||||||
| Abmessung Breite | 87 mm | 87 mm | 87 mm | 112,7 mm | 93 mm | 49 mm | 133,5 mm | 166 mm |
| Abmessung Höhe | 48 mm | 48 mm | 48 mm | 113 mm | 100 mm | 133 mm | 87 mm | 71 mm |
| Abmessung Tiefe | 108 mm | 160 mm | 264 mm | 563 mm | 319 mm | 270 mm | 652 mm | 254 mm |
| Equipment | ||||||||
| Schutzglas | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet | Doppelborosilikat, antireflexbeschichtet |
| Treibereinheit | ||||||||
| Anzahl an Steuereinheiten | 1 Stück | 2 Stück | 4 Stück | 1 Stück | 1 Stück | 1 Stück | 1 Stück | 2 Stück |
| Laserkontrolle | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserzonenüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserüberwachung | typisch 10 ms Zeitkonstante; individuelle Steuerung der Laseremissionszonen; integrierte Laserzonenüberwachung |
| Maschinen-Schnittstelle | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) | Ethernet-basiert (EtherCAT® Protokoll) |
| Hauptstrom | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz | 3 Phasen 400 V (±10 %), 47-63 Hz | 3 Phasen 400 V (±10 %), 47-63 Hz | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz | 3 Phasen 400V (±10 %), 47-63 Hz | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz | 3 Phasen400 V (±10%), 47-63 Hz |
| Installation | ||||||||
| Umbegungstemperatur | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C | 5 - 40 °C |
| Luftfeuchtigkeit (max) | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C | nicht kondensierend für Kühlwassertemperatur von 20 °C |
| Kühlgerät | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig | Kühleinheit mit Waser/Wasser oder Wasser/Luft Wärmetauscher notwendig |
Die technischen Daten aller Produktvarianten als Download.
Das 2,4 kW VCSEL-Heizmodul ist das kleinste Standardmodul. Es ermöglicht wie alle Module hohe Kostenvorteile, da der Anwendungsbereich direkt angestrahlt wird, ohne den zusätzlichen Einsatz einer Optik oder eines Scannersystems.
Das 4,8 kW VCSEL-Heizmodul ist ein Standardmodul, das sich für gerichtete, großflächige Heizanwendungen eignet.
Das 9,6 kW VCSEL-Heizmodul ist ein Standardmodul, das ebenfalls für gerichtete, großflächige Heizanwendungen zum Einsatz kommt.
Dieses Standard VCSEL-Heizsystem ist die Basis zahlreicher Produktvarianten, da es sich flexibel an Kundenwünsche anpassen lässt. Die Breite und somit die emittierende Fläche kann einfach erweitert werden. Die Infrarot-Ausgangsleistung kann bis zu mehrere zehn Kilowatt betragen.
Die VCSEL-Heizsysteme können einfach an kundenspezifische Anforderungen angepasst werden. Je nach Kundenanwendung wird gemeinsam die richtige Konfiguration des VCSEL-Heizsystems ermittelt.
Das 2.0 kW VCSEL-Heizmodul enthält eine konzentrierende Optik, um die Laserstrahlung gezielt in einen Fügespalt zu lenken. Dieses Modul eignet sich vor allem für den Einsatz im Bereich Verbundwerkstoffe.
Dieses VCSEL-Modul verfügt über eine relativ geringe Leistungsdichte, bei einer großen Breite. Daher eignet es sich besonders für das Trocknen von Batteriefolien. Es können mehrere Module hintereinander angeordnet werden, um eine längere Trockenstrecke zu erreichen.
Das VCSEL-Modul erfüllt die spezifischen Anforderungen zur Herstellung von Möbelteilen mit verschweißten und nahtlosen Kanten mit ausgezeichneter Qualität. Diese kompakte VCSEL-Laserquelle verfügt über eine horizontale Zonierung für unterschiedliche Kantenhöhen und ist zudem besonders flach, um sehr nah am Fügeprozess Platz zu finden.
Kompaktes Lasermodul mit 32 VCSEL-Arrays und Fokussieroptiken. Jedes VCSEL-Array lässt sich individuell ansteuern und hat eine Ausgangsleistung von 2 W. Die nahe an den VCSEL platzierte Treiberelektronik ermöglicht sehr schnelles Schalten (< 5 µs). Mit entsprechender Optik können Druckanwendungen mit einer Auflösung bis 250 dpi und einer Leistungsdichte bis 10^4 W/cm2 unterstützt werden, wie z.B. der 3D-Druck von Kunststoffen oder das Markieren von Verpackungsmaterial.
Steuerungssoftware für VCSEL-Heizsysteme
Die Basisversion der Steuerungssoftware bietet die Funktionalität die Laserkanäle des VCSEL-Heizsystems manuell zu steuern und die Leistung einzustellen.
Die erweiterte Version der Steuerungssoftware baut auf der Basisversion auf und bietet zusätzliche Funktionalitäten wie die Temperaturregelung oder das Pulsen. Zudem können Zeit- und Leistungsprofile erstellt werden. Damit lässt sich die Leistung des VCSEL-Heizsystems während der Bearbeitungszeit variieren.
Mit zusätzlichen Linsen kann die Wärmedichte der VCSEL-Heizsysteme beeinflusst werden. Mit positiven Linsen kann die Leistungsdichte der VCSEL-Module erhöht werden. Der Einsatz von negativen Linsen verringert die Leistungsdichte der Module.
Um Spritzer und Dämpfe vom Schutzglas des Lasersystems fernzuhalten, kann das Air Knife eingesetzt werden. Es erzeugt einen schützenden Luftstrom vor dem Laser.
Montagewinkel vereinfachen die technische Montage des VCSEL-Heizmoduls.
Für Anwendungen, bei denen eine geringere Leistungsdichte erforderlich ist, kann ein VCSEL-Heizmodul mit weniger dicht gepackten Emittern und einer Defokussierungslinse eingesetzt werden.
Je nach Land sind Abweichungen von diesem Produktsortiment und von diesen Angaben möglich. Änderungen in Technik, Ausstattung, Preis und Zubehörangebot sind vorbehalten. Bitte setzen Sie sich mit Ihrem Ansprechpartner vor Ort in Verbindung, um zu erfahren, ob das Produkt in Ihrem Land verfügbar ist.
