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Panoramica dei sistemi di riscaldamento VCSEL
Panoramica dei sistemi di riscaldamento VCSEL
Sistema di riscaldamento VCSEL

VCSEL Infrared Power Systems

High Power for Industrial Heating

VCSEL Infrared Power Systems

Le sorgenti laser basate su array VCSEL sono in grado di riscaldare ampie superfici con irradiazione mirata di raggi infrarossi con lunghezza d'onda selettiva. Questi sistemi VCSEL vengono utilizzati in numerosi processi di riscaldamento industriali. Grazie all'esposizione diretta della superficie da trattare, che non richiede l'utilizzo di costosi sistemi ottici o di tastaggio, è possibile ottenere notevoli vantaggi sui costi rispetto ai tradizionali sistemi laser. L'eccezionalità del sistema si riscontra nel fatto che, oltre alla precisione del controllo e alla velocità della commutazione della potenza degli infrarossi, il controllo indipendente dei piccoli segmenti dei moduli laser permette di programmare liberamente il profilo termico spaziale. I modelli termici possono essere modificati dinamicamente anche mentre il sistema è in funzione. In questo modo si ottiene una flessibilità di processo senza pari.

Potenza variabile

Beneficiate di una potenza di uscita variabile nel campo dei kW.

Irradianza elevata

Con una densità di energia di 100 W/cm² si ottiene un'elevata velocità di processo.

Controllabile con precisione

Le singole zone di emissione della sorgente del raggio VCSEL possono essere comandate indipendentemente l'una dall'altra.

Integrazione semplice

I robusti e compatti moduli laser possono essere integrati con semplicità in impianti e processi di produzione industriali.

Trattamento termico su ampia superficie

Beneficiate di un trattamento termico diretto e omogeneo di aree di ampie dimensioni, nonché di un'elevata tolleranza alle retroriflessioni. Grazie all'elevata densità di energia superiore a 100 W/cm², si ottengono velocità di processo elevate.

Controllo flessibile del profilo termico

Beneficiate dei vantaggi di una regolazione precisa della potenza termica, nonché di un controllo libero del profilo termico in direzione longitudinale.

Assemblaggio veloce di grandi parti di plastica nella lavorazione di pannelli per mobili

Beneficiate di una rapida saldatura di grandi parti di plastica, grazie all'elevata densità di energia nella zona calda irradiata in modo omogeneo. L'integrazione è molto semplice, grazie alle ridotte dimensioni del modulo.

Addolcimento locale di acciaio da carrozzeria nell'industria automobilistica

Con i moduli di riscaldamento VCSEL è semplice e veloce addolcire selettivamente pezzi in acciaio ad alta resistenza. Questo processo porta numerosi vantaggi soprattutto nell'industria automotive.

E-mobility: asciugatura di lamine per batteria

Terminato il processo additivo, occorre asciugare il materiale attivo sulle lamine per elettrodi. Questo compito può essere svolto dai sistemi di riscaldamento industriali VCSEL; le sorgenti laser basate su array VCSEL sono infatti in grado di riscaldare ampie superfici con irradiazione mirata di raggi infrarossi con lunghezza d'onda selettiva.

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E-mobility: sigillatura di celle pouch

L'impiego di sistemi di riscaldamento VCSEL per la sigillatura di celle pouch aumenta la qualità dei risultati della sigillatura. Si ottiene anche una riduzione del tempo di processo, che risulta fino a tre volte più veloce.

ULTERIORI INFORMAZIONI

Wafer Heating

I laser VCSEL possono essere impiegati nell'industria dei semiconduttori per riscaldare i wafer per il rapid thermal processing (RTP). I moduli di riscaldamento VCSEL permettono un riscaldamento veloce e omogeneo dei wafer, poiché consentono di controllare in modo eccellente le singole zone da riscaldare. Si riescono a raggiungere aumenti di temperatura di alcune centinaia di gradi Celsius al secondo.

Generazione di componenti con la laser metal fusion

Additive manufacturing

In componenti di grande volume stampati in 3D spesso si riscontrano gradienti termici. I sistemi di riscaldamento VCSEL permettono di ridurre al minimo queste tensioni utilizzando un tipo di riscaldamento dall’alto.

Fotovoltaico: Laser-Powered Co-Firing Process, ultrafast Regeneration e Light Soaking Process

I sistemi di riscaldamento VCSEL portano numerosi vantaggi nella produzione di celle solari. Ad esempio, con il processo di impressione dei contatti sulla cella solare. Ma anche nei processi di rigenerazione: l’irraggiamento intensivo della cella permette di evitare difetti, abbattere le barriere energetiche e quindi di aumentare l’efficienza.

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Produzione di semiconduttori: Laser Assisted Bonding (LAB)

Con il processo Laser Assisted Bonding (LAB) un flip chip viene collocato su un circuito stampato mediante sfere di saldatura (solder ball) che fungono da elemento di collegamento. Il sistema di riscaldamento VCSEL irradia il chip dall’alto, l’energia laser viene trasmessa attraverso un chip di silicio per fondere le sfere di saldatura tra il chip e il circuito stampato. Rispetto ad altre soluzioni, i sistemi di riscaldamento VCSEL offrono superfici riscaldate più ampie e opzioni di potenza più elevata.

Produzione di semiconduttori: Laser Assisted Soldering (LAS)

Con il processo Laser Assisted Soldering (LAS) le sfere di saldatura vengono collegate direttamente ai pad di saldatura sul circuito stampato mediante il trattamento termico a infrarossi VCSEL. Questo processo è particolarmente interessante quando si impiegano sfere di saldatura e pitch di dimensioni inferiori. La tecnologia dei sistemi di riscaldamento VCSEL offre un riscaldamento di alta precisione e la massima qualità dei punti saldati. Il processo LAS contribuisce inoltre ad aumentare la durata utile dei circuiti stampati.

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Il modulo di riscaldamento VCSEL da 2,4 kW è il modulo standard più piccolo. Come tutti i moduli, assicura notevoli vantaggi in termini di costo, poiché il campo viene irradiato direttamente, senza dover ricorrere a un sistema ottico o a un sistema di tastaggio supplementare.

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Il modulo di riscaldamento VCSEL da 4,8 kW è un modulo standard, idoneo per applicazioni di riscaldamento direzionali su ampia superficie.

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Il modulo di riscaldamento VCSEL da 9,6 kW è un modulo standard, anch'esso utilizzato per applicazioni di riscaldamento direzionali su ampia superficie.

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Questo sistema di riscaldamento VCSEL standard è la base di numerose varianti di prodotto, poiché può essere adattato con flessibilità alle esigenze dei clienti. La larghezza, e quindi la superficie emittente, può essere ampliata senza problemi. La potenza di uscita degli infrarossi può arrivare a diverse decine di kilowatt.

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I sistemi di riscaldamento VCSEL possono essere adattati in modo semplice alle esigenze specifiche dei clienti. La configurazione del sistema di riscaldamento VCSEL viene studiata e realizzata in base all'applicazione del cliente.

TRUMPF Photonics composite manufacturing

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Il modulo di riscaldamento VCSEL da 2,0 kW contiene un sistema ottico a concentrazione, che permette di deviare la radiazione laser in modo mirato in una fuga. Questo modulo è idoneo soprattutto per l'impiego nel campo dei materiali compositi.

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Questo modulo VCSEL è caratterizzato da una densità di energia relativamente bassa a fronte di una larghezza elevata. Per questo è particolarmente adatto per l'asciugatura di lamine di batterie. Si possono posare più moduli in successione, per ottenere un percorso di asciugatura più lungo.

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Il modulo VCSEL soddisfa i requisiti specifici per la produzione di parti di mobili con bordi saldati e senza giunzioni di eccellente qualità. Questa sorgente laser VCSEL compatta dispone di una zonazione orizzontale per altezze dei bordi diverse ed è particolarmente piatta, per poter essere posizionata molto vicino al processo di giunzione.

Software di comando per sistemi di riscaldamento VCSEL

Basic Driver Control Software

La versione base del software di comando offre la funzionalità di controllo manuale dei canali laser e di regolazione della potenza del sistema di riscaldamento VCSEL.

Advanced Driver Control Software

La versione avanzata del software di comando si basa sulla versione base e offre ulteriori funzionalità, come la regolazione della temperatura o il pulsaggio. È inoltre possibile generare profili di tempo e potenza. In questo modo si può variare la potenza del sistema di riscaldamento VCSEL durante il tempo di lavorazione.

Lenti

Sulla densità termica dei sistemi di riscaldamento VCSEL si può influire mediante l’utilizzo di ulteriori lenti. Lenti positive aumentano la densità di energia dei moduli VCSEL. Lenti negative riducono la densità di energia dei moduli.

Air Knife

Per tenere lontani spruzzi e vapori dal vetro di protezione del sistema laser, si può utilizzare l’Air Knife, che genera un flusso d’aria protettivo davanti al laser.

Angolare di montaggio

Gli angolari di montaggio semplificano il montaggio tecnico del modulo di riscaldamento VCSEL.

Densità di energia ridotta.

Per applicazioni in cui è richiesta una ridotta densità di energia, è possibile impiegare un modulo VCSEL con meno emettitori compattati e una lente di sfocamento.

Sono possibili scostamenti da questa gamma di prodotti e da questi dati in funzione del paese. Con riserva di modifiche relative a tecnica, dotazione, prezzo e offerta di accessori. Contattare il proprio interlocutore locale per sapere se il prodotto è disponibile nel proprio paese.

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