Trong nhiều quy trình công nghiệp, laser VCSEL được sử dụng như một dụng cụ để làm nóng bề mặt. Là một nguồn nhiệt hồng ngoại cường độ cao, xử lý nhiệt bằng công nghệ laser đi-ốt được định hướng chính xác với bức xạ bước sóng chọn lọc vừa có thể mở rộng vừa tiết kiệm năng lượng. VCSEL Laserarrays hỗ trợ làm khô, hàn, hàn kín, hàn vảy và làm nóng. Chúng cũng cho thấy nhiều ưu điểm trong sản xuất bồi đắp của các thành phần nhựa, hợp kim và thép. Bức xạ dải hẹp cũng thích hợp cho hàn nhựa hoặc làm nóng chảy bề mặt bằng laser. Về nguyên tắc, chúng là tiền đề cho tất cả các quá trình trong đó kiểm tra bề mặt và nhiệt độ chính xác là rất quan trọng. Ngoài ra, hệ thống gia nhiệt VCSEL hỗ trợ đo nhiệt độ trong quá trình xử lý nhiệt bằng camera hồng ngoại hoặc hỏa kế. Mô-đun xử lý nhiệt bằng laser rất phù hợp cho các ứng dụng gia nhiệt diện rộng linh hoạt đòi hỏi độ chính xác cao. So với các phương pháp gia nhiệt thông thường, người dùng được hưởng lợi từ sự linh hoạt, độ chính xác và tiết kiệm chi phí đáng kể.
Xử lý nhiệt bằng laser với VCSEL
Laser VCSEL được sử dụng để xử lý nhiệt các bề mặt và vật liệu khác nhau. Chúng tối ưu hóa các quy trình nhưs làm khô, hàn, hàn kín, hàn vảy hoặc làm nóng.
Xử lý nhiệt bằng laser VCSEL để làm khô, hàn, hàn kín và làm nóng
Xử lý nhiệt bằng laser VCSEL hoạt động như thế nào?
Hàng nghìn microlaser (VCSEL) được gắn trên một chip duy nhất. 56 trong số các chip này được gắn trên mỗi bộ phát và nhiều bộ phát được lắp ráp trên một mô-đun. Vùng bức xạ hình chữ nhật có thể chứa hàng triệu microlaser và phát ra công suất laser hồng ngoại vài kW. Mô-đun VCSEL tạo ra bức xạ hồng ngoại gần với cườn độ bức xạ 100 W/cm² trong một tiết diện chùm tia hình chữ nhật có hướng, diện tích lớn. Như vậy, có thể đạt được xử lý nhiệt cục bộ và chính xác mà không cần hệ thống máy quét hoặc hệ thống quang học laser bổ sung đắt tiền.
Lợi ích của việc xử lý nhiệt bằng laser cục bộ trong quy trình sản xuất công nghiệp là gì?
Ưu điểm của laser đi-ốt (VCSEL) để xử lý nhiệt công nghiệp
Công nghệ laser VCSEL mang lại nhiều ưu điểm hơn so với các công nghệ thông thường như làm nóng bằng lò nung hồi lưu và thanh gia nhiệt, dập nóng hoặc laser với quang học thu phóng.
Các bước sóng có thể chọn và vùng phát xạ cục bộ cho phép cấu hình cường độ và cấu hình bề mặt chính xác cũng như kết quả quá trình tuyệt vời.
Căn chỉnh kích thước mô-đun theo nhu cầu của bạn: thay đổi số lượng bộ phát được gắn hoặc điều chỉnh vỏ.
Mật độ công suất của hệ thống gia nhiệt VCSEL ở 100 W/cm² cao hơn đáng kể so với công suất của đèn hồng ngoại hoặc đèn halogen.
Điều chỉnh mật độ nhiệt và bức xạ laser theo nhu cầu sản xuất cá nhân bằng cách chọn số lượng bộ phát VCSEL hoặc thêm các chức năng của thấu kính.
TRUMPF hỗ trợ ứng dụng cho khách hàng trên toàn thế giới.
Laser VCSEL được sử dụng để xử lý nhiệt ở đâu?
Nhiều quy trình sản xuất và công nghiệp được hưởng lợi từ việc gia nhiệt bằng VCSEL Laserarrays. Trong đó bao gồm hàn, hàn vảy, hàn kín và làm mềm các thành phần nhựa, hợp kim và thép trong dây chuyền sản xuất và lắp ráp.
Các hệ thống gia nhiệt VCSEL nối hoặc kết nối các vật liệu với nhau, hàn nhựa và xử lý nhiều lớp vật liệu để đặt băng. Kết quả: độ bền tuyệt vời và độ cong vênh thấp.
Nhiệt được tạo ra bởi hệ thống gia nhiệt VCSEL tạo ra sự kết nối chặt chẽ giữa các bề mặt khác nhau.
Xử lý nhiệt bằng laser cho các vật liệu phủ ướt giúp tăng tốc quá trình làm khô một cách hiệu quả.
Ví dụ, xử lý nhiệt bằng laser VCSEL làm mềm vật liệu hoặc tăng năng suất.
Các hệ thống VCSEL làm nóng các vùng cần hàn vảy cục bộ và giới hạn thời gian hàn. Điều này đảm bảo chất lượng cao hơn và năng suất cao hơn.
Khi in 3D các bộ phận kim loại, ứng suất nhiệt được giảm nhờ xử lý nhiệt VCSEL. Hệ thống VCSEL cũng có thể làm nóng chảy nhựa và do đó tạo ra một bộ phận trong in 3D.
Hàn
Hệ thống gia nhiệt VCSEL có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng. Trong đó bao gồm hàn các bộ phận nhựa, kết nối các cạnh của tấm ván nội thất hoặc Làm nóng băng keo để tạo các vật liệu tổng hợp.
Nhựa có thể được hàn truyền dẫn bằng laser. Trong quá trình này, hai chất nhiệt dẻo được nối với nhau bằng cách sử dụng một chùm tia laser. Chùm tia này xuyên qua lớp bề mặt trong suốt của thành phần và làm nóng phần hấp thụ bức xạ bên dưới. Vật liệu cơ bản bằng nhựa hấp thụ sẽ nóng chảy và chảy lan vào khu vực hàn trong suốt. Các hệ thống gia nhiệt VCSEL có thể hàn và làm nóng đồng thời vùng ứng dụng của phôi trong một lần truyền qua.
Hệ thống VCSEL cung cấp các giải pháp laser công suất cao được thiết kế riêng cho các quy trình đặt sợi và đặt băng. Nhờ xử lý nhiệt bằng laser VCSEL, vật liệu tổng hợp có thể được sản xuất theo cách có thể mở rộng và linh hoạt.
VCSEL Arrays phù hợp cho sản xuất công nghiệp tấm ván nội thất. Bạn đạt được độ nóng chảy cạnh và bề mặt liền mạch và do đó đạt được kết quả sản phẩm rất tốt. Nguồn xử lý nhiệt VCSEL nhỏ gọn và đáng tin cậy đảm bảo công suất laser hồng ngoại mục tiêu và có thể điều khiển chính xác, vượt trội trong các ứng dụng sản xuất năng suất cao.
Hàn kín
Công nghệ VCSEL cho phép hàn tốc độ cao rất chính xác. Nhờ đó, việc sản xuất pin sẽ hiệu quả hơn nhiều.
Các hệ thống VCSEL có thể tăng tốc độ hàn kín các pin Pouch thêm ba lần. Muốn vậy, các hệ thống áp dụng nhiệt để hàn bên trong màng Pouch, gần khu vực hàn. Việc xử lý nhiệt cũng đảm bảo hàn kín rất chính xác. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng của các pin, vì có thể ngăn sự hình thành các nếp gấp trên màng. Quy trình này giúp tăng chất lượng và độ đồng nhất của các pin Pouch.
Làm khô
Các hệ thống gia nhiệt VCSEL rất linh hoạt trong các ứng dụng với tiêu chuẩn thay đổi như làm khô các màng pin.
Sau khi phủ, các màng pin được làm khô để loại bỏ bất kỳ dung môi nào khỏi vật liệu hoạt động của chúng. Các hệ thống VCSEL công nghiệp phù hợp tối ưu cho các quy trình xử lý nhiệt quy mô lớn như làm khô màng. Đặc biệt, xử lý nhiệt với VCSEL Laserarrays rất linh hoạt cả về khả năng mở rộng và mật độ công suất. Các khu vực bề mặt lớn có thể được làm nóng với hệ thống điều khiển cục bộ, chính xác cao của bức xạ hồng ngoại chọn lọc bước sóng.
Làm nóng
Các hệ thống gia nhiệt VCSEL có thể được sử dụng để xử lý chính xác các vùng cần gia nhiệt cho các vật liệu cụ thể như thép và tấm silicon.
Quá trình làm mềm cục bộ cho các bộ phận thép của thân xe trong ngành công nghiệp ô tô là tiền đề cho việc đưa một số vùng nhất định vào xử lý nhiệt mục tiêu. Trong đó bao gồm các trụ chống B. Các giải pháp VCSEL cung cấp một phương pháp nhanh chóng và dễ dàng để làm mềm một cách có chọn lọc các bộ phận bằng thép có độ bền cao.
VCSEL Arrays cho phép gia nhiệt đồng nhất các silicon wafer. Chúng lý tưởng cho quá trình xử lý nhiệt nhanh (Rapid Thermal Processing, RPT) trong sản xuất wafer nhờ khả năng làm nóng cưc đồng đều và nhanh chóng. Các khu vực làm nóng riêng lẻ có thể được điều khiển rất chính xác. Nhiệt laser cho phép tăng nhiệt độ rất nhanh lên đến vài trăm độ C mỗi giây. Nhờ khả năng điều khiển cục bộ tuyệt vời qua cấu hình nhiệt độ, VCSEL giúp tăng chất lượng wafer.
VCSEL Laserarrays giúp việc sản xuất pin mặt trời hiệu quả hơn. Quá trình đốt cháy các tiếp điểm hạt bạc trên bề mặt của pin mặt trời được gọi là "Firing". Sử dụng hệ thống VCSEL cho quá trình này mang lại một số ưu điểm. Khi đốt cháy nhanh bằng tia laser, chỉ có các pin năng lượng mặt trời được làm nóng, trong khi phần còn lại của khu vực lò vẫn mát. Chùm tia laser như một nguồn nhiệt giúp tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm chi phí. Ngoài ra, cần ít không gian hơn cho lò và kéo dài tuổi thọ. Những đặc tính này của các hệ thống làm nóng bằng laser đi-ốt có thể giảm đáng kể chi phí sản xuất.
VCSEL Arrays có thể tăng hiệu quả của pin mặt trời. Mô-đun laser VCSEL công suất cao để chiếu xạ các pin mặt trời Si đơn tinh thể một cách bền vững sẽ ngăn chặn sự hình thành oxy boron phản ứng với khả năng tái sinh cực nhanh chỉ trong vài giây. Kết quả: hiệu quả của pin tăng lên đáng kể. Quá trình này vừa hiệu quả vừa mang tính cục bộ cao về cường độ và vùng mục tiêu. Ultrafast Cell Regeneration gia tăng đáng kể hiệu suất của pin mặt trời công suất cao.
Với Light Soaking cực nhanh, các rào cản năng lượng trong quá trình sản xuất bị phá vỡ bởi bức xạ cường độ cao và nhiệt độ cao do hệ thống gia nhiệt VCSEL tạo ra. Quá trình này làm giảm nội trở của pin mặt trời và cho phép pin hoạt động hiệu quả hơn. Do đó, các hệ thống VCSEL có thể tăng hiệu suất của pin mặt trời.
Hàn vảy
Laser VCSEL rất hiệu quả khi hàn vảy các điểm tiếp xúc nhỏ trên bảng mạch, đảm bảo công suất đầu ra cao hơn các công nghệ thông thường khi cần thiết.
Với LAS, bi hàn được hàn trực tiếp lên bảng mạch bằng cách sử dụng xử lý nhiệt bằng tia hồng ngoại laser VCSEL, mà đặc biệt có lợi cho các trường hợp bị và bước nhỏ hơn. Với laser LAS, VCSEL đảm bảo xử lý nhiệt cục bộ có độ chính xác cao và chất lượng mối hàn cao nhất. Là một ưu điểm bổ sung, xử lý nhiệt bằng laser giúp tăng tuổi thọ của bảng mạch.
Quy trình LAB sử dụng một Flip-Chip trên bảng mạch và các bi hàn cho các kết nối. Hệ thống VCSEL làm nóng chip từ phía trên và năng lượng laser truyền qua tấm silicon nhỏ làm tan chảy các bi hàn giữa Chip và bảng mạch. Điều này cho phép làm nóng các khu vực lớn hơn của một bảng mạch hoàn chỉnh với nhiều chip – với công suất đầu ra cao hơn các giải pháp khác.
Sản xuất bồi đắp
VCSEL Arrays cung cấp những ưu điểm độc đáo cho in 3D trên kim loại và nhựa.
Nếu các bộ phận kim loại khối lượng lớn được in 3D, các gradient nhiệt thường có tác động tiêu cực đến các bộ phận thiêu kết. Ứng suất có thể được giảm thiểu bằng nhiệt laser dựa trên VCSEL từ trên cao. Bởi vì nhiệt laser làm giảm đáng kể ứng suất nhiệt và biến dạng trên phần được in. Điều này đảm bảo các đặc tính cơ học của bộ phận được cải thiện.
Hàng nghìn tia laser VCSEL có thể định địa chỉ riêng với quang học tập trung có thể được sử dụng làm nguồn sáng cho quá trình thiêu kết laser chọn lọc (SLS). Điều này mang lại những ưu điểm lớn so với các máy in SLS thông thường chỉ hoạt động với một hoặc hai tia laser quét. Nhờ hệ thống gia nhiệt VCSEL đặc biệt , có thể đạt được độ phân giải cao (250 dpi) kết hợp với tốc độ sản xuất vượt trội.. Tốc độ này nhanh hơn gấp 10 lần so với các máy in 3D nhựa thông thường tốt nhất.
Các hệ thống gia nhiệt VCSEL để xử lý nhiệt đang hoạt động
Tìm hiểu thêm về các ứng dụng đa dạng và công nghệ xử lý nhiệt bằng laser với hệ thống gia nhiệt VCSEL.
Với tùy chọn nhiệt luyện cục bộ, các khu vực đã chọn có thể được chiếu xạ trực tiếp. Các vùng phát xạ của hệ thống TruHeat VCSEL có thể được điều khiển chính xác và riêng biệt.
Đối với VCSEL Arrays, các cấu hình cường độ có thể được điều chỉnh riêng để kiểm soát chính xác các vùng phát xạ và các thông số quá trình thực hiện.
Hệ thống gia nhiệt TRUMPF VCSEL được sản xuất như thế nào và chúng được sử dụng như thế nào?
Hãy liên hệ với chúng tôi!
Liên hệ với các chuyên gia xử lý nhiệt bằng laser của chúng tôi để khám phá và giải quyết các nhu cầu cụ thể của bạn.
