I många industriella processer används VCSEL lasrar som verktyg för ytuppvärmningen. Som högeffektiv infraröd värmekälla är den exakt inriktade diodlaser-värmebehandlingen med selektiv våglängdsstrålning både skalbar och även energieffektiv. VCSEL laserarrays stöder torkning, svetsning, tätning, laserlödning och uppvärmning. Även i den additativa tillverkningen av plast-, legerings- och stålkomponenter har de många fördelar. Den smala strålningen passar dessutom bra till plastsvetsning eller lasersmältning av ytor. I stort sett är de lämpliga för alla processer där en exakt yt- och temperaturkontroll är avgörande. Dessutom stöder VCSEL värmesystem temperaturmätningen under värmebehandlingen med IR-kameror eller pyrometrar. Laservärmebehandlingsmoduler är mycket bra för flexibla uppvärmningsuppgifter på stora ytor som kräver en hög precision. Jämfört med valiga uppvärmningsmetoder drar användaren fördel av betydligt mer flexibilitet, precision och kostnadsbesparingar.
Laservärmebehandling med VCSEL
VCSEL laser används för värmebehandling av olika ytor och material. De optimerar processer som torkning, svetsning, tätning, lödning eller uppvärmning.
VCSEL laservärmebehandling för torkning, svetsning, tätning och uppvärmning
Hur fungerar värmebehandlingen med VCSEL lasrar?
Tusen mikrolasrar (VCSEL) är monterade på ett enda chip. 56 av de här chippen är monterade på varje sändare och flera sändare sammanfogas på en modul. Den rektangulära strålningsytan kan innehålla miljoner av mikrolasrar och flera kW infraröda lasereffekter. VCSEL moduler genererar nära infraröd strålning med en bestrålningsstyrka på 100 W/cm² i ett inriktat stort rektangulärt strålningstvärsnitt. På så sätt får man en exakt, lokal värmebehandling utan extra dyra laseroptiker eller skannersystem.
Vad får man ut av den lokala laservärmebehandlingen i industriella produktionskedjor?
Fördelar med diodlasrar (VCSEL) för industriell värmebehandling
VCSEL lasertekniken har många fördelar gentemot vanliga tekniker som uppvärmningen med Reflowugn och värmestavar, värmeprägling eller lasrar med zoomoptik.
Olika våglängder och lokala emissionszoner möjliggör en exakt konfiguration av intensitet och yta samt utmärkta processresultat.
Ställ in modulstorleken efter dina behov: Ändra antalet monterade sändare eller anpassa huset.
Bestrålningsstyrkan på VCSEL värmesystemet är med 100 W/cm² betydligt högre än effekten på infraröda lampor eller halogenlampor.
Anpassa värmetätheten och laserstrålningen till individuella produktionsbehov genom att välja antalet VCSEL sändare eller lägga till linsfunktioner.
TRUMPF erbjuder användningsstöd för kunder över hela världen.
Vart används VCSEL lasrar till värmebehandling?
Många produktions- och industriprocesser drar fördel av uppvärmningen med VCSEL laserarrays. Hit räknas svetsning, laserlödning, tätning och uppmjukning av plast-, legerings- och stålkomponenter i tillverknings- och monteringskedjor.
VCSEL värmesystem fogar samman eller förbinder material med varandra, svetsar plast och bearbetar blandade materialskikt för bandläggning. Resultatet: en utmärkt hårdhet och liten deformering.
Värmen som genereras av VCSEL värmesystem bildar en tät förbindelse mellan olika ytor.
Laservärmebehandlingen av fuktiga beläggningsmaterial ökar torkningsprocessen effektivt.
Genom värmebehandlingen med VCSEL lasrarna blir materialen exempelvis mjukare eller också ökas genomströmningen.
VCSEL system värmer upp områdena lokalt som ska lödas och begränsar lödningstiden. Detta leder till en högre kvalitet och en högre genomströmning.
När man skriver ut metallkomponenter med 3D-skrivare minskas termiska spänningar tack vare VCSEL värmebehandlingen. Ett VCSEL system kan även smälta plast och på så sätt bygga en komponent med 3D-skrivare.
Svetsning
VCSEL värmesystem kan användas till många olika tillämpningar. Hit räknas sammansvetsningen av plastdelar, sammanfogningen av kanter på möbelskivor eller uppvärmning av tejp för tillverkning av kompositmaterial.
Plast kan svetsas med hjälp av lasertransmission. I den här processen sammanfogas två termoplastiska plaster med hjälp av en laserstråle. Denna tränger igenom det transparenta ytskiktet på komponenten och hettar upp den strålningsabsorberande delen som ligger under. Det absorberande grundmaterialet i plast smälter och smälter samman med den transparenta sammansättningsytan. VCSEL värmesystem kan både svetsa och värma upp användningsytan på arbetsstycket i ett enda arbetssteg.
VCSEL system erbjuder måttanpassade högeffektslasrar för fiber placement och tape-läggningsprocesser. På så sätt kan man tillverka kompositmaterial skalbart och flexibelt med hjälp av värmebehandling med VCSEL lasrar.
VCSEL arrays är lämpliga för industriell tillverkning av möbelskivor. Du får släta kant- och ytsmältningar och uppnår mycket bra produktresultat. En kompakt och tillförlitlig VCSEL värmebehandlingskälla levererar infraröd lasereffekt som kan kontrolleras inriktat och exakt och som briljerar med en hög genomströmning vid produktionsanvändningar.
Tätning
VCSEL tekniken möjliggör mycket exakta höghastighetstätningar. På så sätt blir exempelvis batteriproduktionen betydligt effektivare.
VCSEL system kan skynda på tätningen av pouchceller tre gånger så mycket. Här applicerar den värme för svetsning på insidan av pouchfolien nära svetsningsområdet. Värmebehandlingen ger en mycket exakt tätning. Detta förlänger livslängden på battericellerna eftersom det förhindrar att folien veckar sig. Denna process ökar kvaliteten och homogeniteten på pouchcellerna.
Torkning
VCSEL värmesystem har visat sig vara flexibla i användningar med variabla mått som t. ex. torkning av batterifolier.
Efter beläggningen torkas batteriefolien för att avlägsna eventuella lösningsmedel från dina aktiva material. Industriella VCSEL system är utmärkta för värmebehandlingsprocesser på stora ytor så som torkning av folie. Värmebehandlingen med VCSEL laserarrays är mycket flexibel, både när det gäller skalbarheten och även effekttätheten. Stora ytor kan värmas upp med lokal precisionsstyrning på den våglängdsseparerade infraröda strålningen.
Uppvärmning
VCSEL värmesystem kan användas till exakt behandling av ytor som ska hettas upp på vissa material som stål och kiselwafer.
Lokal uppmjukning av karosseridelar inom bilindustrin är som gjord för att utföra en inriktad värmebehandling på vissa ytor. Hit räknas till exempel B-stolpar. VCSEL lösningar är ett snabbt och enkelt sätt för selektiv uppmjukning av mycket fasta ståldelar.
VCSEL arrays möjliggör en homogen uppvärmning av kiselwafer. Med sin mycket jämna och snabba uppvärmning är de perfekta för snabb termisk bearbetning (Rapid Thermal Processing, RPT) i waferproduktionen. Enskilda uppvärmningszoner kan styras mycket exakt. Laservärme möjliggör mycket snabba temperaturökningar på flera hundra grader celsius per sekund. Tack vare den utmärkta lokala styrningen via temperaturprofiler ökar VCSEL waferkvaliteten.
VCSEL laserarrays gör produktionen av solceller ännu effektivare. Inbränningen av silverpartikelkontakter på ovansidan av solceller kallas "Firing". Att använda VCSEL system till denna process har flera fördelar. Vid snabb inbränning med laserstrålar värms endast solcellerna upp medan det övriga området i ugnen fortfarande till största delen är kallt. Laserstrålar som värmekälla ökar energieffektiviteten och kostnadseffektiviteten. Dessutom behövs det mindre plats till ugnen och livslängden förlängs. Egenskaperna på diodlaserns uppvärmningssystem kan sänka produktionskostnaderna betydligt.
VCSEL arrays kan öka verkningsgraden på solceller. Högeffektiva VCSEL-lasermoduler för exponering av monokristallina Si-solceller förhindrar varaktigt att det bildas reaktiv borsyre vid sekundsnabb ultrasnabb regenerering. Resultatet: en betydligt högre cellverkningsgrad. Den här processen är både effektiv och även mycket lokaliserad när det gäller styrka och målområde. Ultrafast Cell Regeneration har betydliga fördelar när det gäller effektiviteten på högeffektiva solceller.
Vid ultrasnabb Light Soaking sänks energibarriärer som bildas av VCSEL värmesystemet under produktionen på grund av den intensiva strålningen och de höga temperaturerna. Den här processen sänker det inre motståndet i solcellen och gör att de arbetar effektivare. Detta gör alltså att VCSEL system kan öka verkningsgraden på solceller.
Lödning
VCSEL lasrar är mycket effektiva vid laserlödning av små kontaktpunkter på kretskort och har en högre utgångseffekt än vanliga tekniker.
Vid LAS löds lödkulor fast direkt på kretskort med hjälp av VCSEL laser-infraröd-värmebehandling vilket kan vara till fördel vid mindre kul- och pitch-procedurer. Vid LAS garanterar VCSEL-lasrar värmebehandling med hög precision och bästa kvalitet på lödpunkterna. Som extra fördel ökar laservärmebehandlingen dessutom livslängden på kretskorten.
LAB-förfarandet använder ett Flip-Chip på ett kretskort och lödkulor som förbindelse. VCSEL systemet värmer upp chippet från ovansidan och den laserenergi som förs över genom kiselbrickorna smälter lödkulorna mellan chippet och kretskortet. På så sätt möjliggörs uppvärmningen av större yta på hela kretskort med flera chip – vid högre utgångseffekt än på andra lösningar.
Additiv tillverkning
VCSEL arrays har unika fördelar för 3D-utskrift av metaller och plast.
När metalldelar med stor volym skrivs ut i 3D påverkar termiska gradienter ofta de sintrade delarna negativt. Spänningar kan minimeras med VCSEL baserad laservärme ovanifrån. För laservärmen minskar termiska spänningar och deformering på den utskrivna delen betydligt. Detta ger komponenten bättre mekaniska egenskaper.
Tusentals, enskilt adresseringsbara VCSEL lasrar med koncentrerade optiker kan användas som ljuskälla till den selektiva lasersintringen (SLS). Detta har enorma fördelar jämfört med vanliga SLS-skrivare som endast arbetar med en eller två skanningslasrar. Tack vare speciella VCSEL värmesystem kan en hög upplösning (250 dpi) i kombination med en oöverträffad produktionshastighet. Denna är ungefär 10 gånger snabbare än på de bästa vanliga plast-3D-skrivarna.
VCSEL värmesystem för värmebehandling under arbete
Ta reda på mer om de olika användningsmöjligheterna och teknikerna av laservärmebehandling med VCSEL värmesystem.
Med optionen lokal värmebehandling kan utvalda ytor bestrålas direkt. TruHeat VCSEL systemens emissionszoner kan styras exakt och individuellt.
På VCSEL arrays kan intensitetsprofilerna anpassas individuellt för att styra emissionszoner och effektprocessparametrar exakt.
Hur tillverkas TRUMPF VCSEL värmesystem och hur används de?
Whitepaper
Kontakta oss!
Kontakta våra experter för laservärmebehandling för att ta reda på vad som finns och hur man kan lösa dina behov.