Multistrahloptik
Um Schweiß- oder Lötpunkte zu generieren, kann man unterschiedliche Methoden wählen.
Die vielseitigste (aber auch langsamste) Möglichkeit besteht darin, einen einzelnen Punkt zu erzeugen. Um die nächste Verbindungsstelle zu erreichen, verfährt man entweder die Fokussieroptik oder das Objekt.
Diese Methode eignet sich bevorzugt für die Prozessentwicklung und zum Testen der Machbarkeit.
Schweißverbindungen erfordern hohe Energie bei einigen Millisekunden Einwirkdauer. Deshalb bieten XY-Scanner eine geeignete Methode, um den Laserstrahl schnell abzulenken. Ein Arbeitsbereich mit 50 mm bis 100 mm Kantenlänge lässt sich damit abdecken.
Multistrahloptiken wählt man, wenn Laserpunkte mit einer festen Geometrie wiederholt erzeugt werden müssen. Diese Methode vermeidet Grabsteineffekte, die beim einseitigen Schweißen oder Löten zum Kippen der Komponenten führen können.
Speziell beim Laserlöten lässt sich die Prozesszeit durch Multistrahloptiken deutlich verkürzen. Die Einwirkdauer beim Laserlöten beträgt mindestens eine Sekunde, um das Material zuverlässig aufzuschmelzen. Hingegen ist das erforderliche Leistungsniveau erheblich geringer als beim Laserschweißen. Insofern kann man die Energie auf mehrere Punkte verteilen.
Die von nanosystec eigesetzten Multistrahloptiken erlauben nicht nur die Teilung in mehrere Punkte. Zusätzlich können diese Punkte noch mit unterschiedlichen Energieniveaus versehen werden. Diese Methode ist die erste Wahl für selektive Laserlötprozesse mit hohem Durchsatz.
Effizientes Feinwuchten mit Laserabtrag in zwei Ebenen
Schnell rotierende Bauteile wie Impeller oder Turbinen werden in zahlreichen Baugruppen in der Automobilindustrie, medizinischen Geräten und der Opto-Elektronik eingesetzt. Um ein qualitativ hochwertiges Werkstück zu produzieren, erfolgt das Wuchten nicht nur in einer Ebene. Stattdessen wird die Unwucht in zwei Ebenen gemessen und entsprechend korrigiert.
NanoBalancer-2P nutzt Laserstrahlung, um das überschüssige Material abzutragen. Zwei Laserstrahlen werden auf jede Seite des Werkstückes fokussiert. Das kontaktfreie Laserverfahren bietet zahlreiche Vorteile:
die Werkzeuge verschleißen nicht und es entstehen keine Partikel wie beim konventionellen Bohren. Die Führungen der Werkstücke erfahren keinen Krafteintrag.
Zusätzlich verbleibt das Bauteil in seiner Position in der Messstation, in der auch abgetragen wird. Dadurch lässt sich die Prozesszeit deutlich reduzieren. Der Laserstrahl trifft mikrometergenau an der Bearbeitungsstelle auf. Durch Anpassen der Laserleistung und der Einwirkzeit können kleinste Unwuchten korrigiert werden. Das Ergebnis ist ein perfekt gewuchtetes Werkstück innerhalb kürzester Zeit.
NanoBalancer-2P baut auf kleiner Standfläche als Insellösung mit manueller Beschickung oder mit Werkstückzuführung für den automatischen Vollschichtbetrieb in einer Produktionslinie.
Prozess-Software
Die Prozess-Software TestMaster dient als vielseitiges Instrument zur Prozessentwicklung und zur Produktionsautomatisierung. In einem modularen Konzept kombiniert sie eine Vielzahl von unterschiedlichen Funktionen und Gerätesteuerungen.
Diese lassen sich auf unterer Ebene einsetzen, um interaktiv zu arbeiten. Ein leistungsfähiger Sequenzeditor dient zur Programmierung automatisierter Prozesse.
Unterschiedliche passwortgeschützte Zugangsebenen beschränken die Zugriffsrechte. Diese lassen sich für die jeweiligen Ebenen frei konfigurieren.
Unsere Kunden haben vollen Zugriff auf die Prozessprogrammierung. Dies erlaubt eine langfristige Prozessoptimierung. Bestehende Abläufe können einfach auf neue Bauteile angepasst werden.
Leistungsfähige Algorithmen in der Bildverarbeitung, wie Kantenerkennung und Autofokus, erlauben die vollständige Automatisierung.
Algorithmen zur Positionsoptimierung werden typischerweise direkt auf der Ebene der Bewegungssteuerung ausgeführt, um die Prozesszeiten so kurz wie möglich zu halten. Diese Algorithmen umfassen unter anderem Spiralsuchen sowie Positionsoptimierung von bis zu 5 Achsen gleichzeitig.
Kundenspezifische Module können wir je nach Anforderung programmieren und in die Software und Ablaufsteuerung einbinden.
Werkstückaufnahmen
Die Bauteile werden auf einem spezifischen Werkstückträger montiert. Diese Träger haben eine gemeinsame Schnittstelle zur Produktionsanlage von nanosystec. Je nach Fertigungsaufgabe nimmt der Werkstückträger ein oder mehrere Bauteile auf.
Das Laden der Bauteile in den Werkstückträger findet außerhalb des Systems statt, um die Prozesszeit so kurz wie möglich zu halten. Mit zwei oder mehreren Werkstückträgern wird die Anlage optimal ausgelastet. Auch unterscheidliche Bauteilarten lassen sich so einfach aufnehmen.
Über die Werkstückträgererkennung werden alle relevanten Parameter und Prozesse initialisiert. Auf diese Weise ist kein manueller Eingriff notwendig und alle Prozessschritte laufen automatisch ab.
Beim Arbeiten mit Lichtwellenleitern erleichtert der Wekstückträger die Handhabung. Da die Fasern aufgerollt und sicher befestigt werden können, sinkt die Gefahr der Beschädigung.
Ein getaktetes Förderband führt zur kompletten Prozessautomatisierung. Die Anlage von nanosystec lässt sich nahtlos in eine Produktionsstraße integrieren.
OptoSpin
OptoSpin kombiniert die Vorzüge von aktiver optischer Justagegenauigkeit mit der Geschwindigkeit von schnellen passiven Fügeprozessen.
Es justiert optische Elemente, wie Lichtwellenleiter, Linsen, Diodenlaser, VCSEL und Fotodioden mit derselben Koppeleffizienz wie konventionelle aktive Justagesysteme – allerdings fast genauso schnell wie ein passiver Prozess.
In den NanoWeld-Systemen für koaxiale Bauteile ersetzt OptoSpin die linearen XY-Achsen. Mit einem Verfahrbereich von 1 mm x 1 mm steht ausreichend Justage für Lichtwellenleiter und Receptacles zur Verfügung. OptoSpin arbeitet mit einer Auflösung unter 20 nm und zeichnet sich durch sehr gute Wiederholgenauigkeit aus. Beispielsweise dauert eine Spiralsuche zum Finden eines ersten Lichtsignals weniger als eine Sekunde, die vollständige Optimierung ist innerhalb weniger Sekunden abgeschlossen.
OptoSpin für die Justage ist die Basis für schnelle Bestückungsprozesse. Die Bauteile werden dem System in Magazinen mit bis zu 50 Bauteilsätzen zugeführt. Diese werden nacheinander abgearbeitet, dann lädt der Bediener ein neues Magazin.
Auch bei der Kantenkopplung von Lichtwellenleitern und Arrays gegenüber integrierten optischen Strukturen erreicht man wesentlich kürzere Zykluszeiten. In einem NanoGlue-System mit OptoSpin positioniert man die Bauteile in weniges Sekunden zueinander. 0,5 mm x 0,5 mm Suchbereich decken die Bauteilanforderungen bei den typischen optischen Kanalabständen sicher ab.
Mit Werkstückträgern, die mehrere Bauteilsätze aufnehmen, wird die Bearbeitungszeit auf ein Minimum reduziert – insbesondere, wenn die Werkstückträger automatisch über getaktete Förderbänder zugeführt werden.
Messtechnik
Miniaturbauteile erfordern entweder vollständig berührungslose Messungen oder Methoden mit minimaler Krafteinwirkung.
Zum Fügen und Justieren optoelektronischer Bauteile benötigt man Distanzmessungen mit einer Auflösung und Präzision in Sub-Mikrometer-Bereich.
Als Standardmethode steht das Kamerasystem zur Verfügung, das in jeder Arbeitsstation eingebaut ist. Bildverarbeitungsroutinen – darunter auch Autofokus – bestimmen die Abstände und Ausrichtung der Bauteile für das Greifen und die Vorjustage. Ein kalibriertes Zoomobjektiv erlaubt die Auswertung unterschiedlicher Vergrößerungen.
Konfokale Sensoren liefern Messergebnisse im Sub-Mikrometer-Bereich. Sie haben einen Messfleck mit kleinem Durchmesser, arbeiten schnell und zeichnen sich durch ihre kompakte Bauweise aus. Das ist besonders bei sehr feinen Strukturen von Vorteil.
Sofern die Objekte eine Kraft tolerieren, kommen auch taktile Sensoren zum Einsatz. Sie passen in nahezu jeden Aufbau und liefern schnelle und präzise Messergebnisse. Alterntiv setzt man Messbrücken mit Dehmessstreifen ein, um die Kontaktfläche zwischen Bauteilen zu bestimmen.
Präzisionsmechanik
Hochpräzise Mechanik sorgt für Fügeverbindungen im Submikrometerbereich. Unsere Systeme arbeiten mit industriellen Bewegungssystemen höchster Genauigkeit. Kreuzrollenführungen sorgen bei hoher Belastbarkeit für besonders präzisen Geradelauf.
Die Positionierbaugruppen sind auf massiven Granitstrukturen mit hoher Massenträgheit aufgebaut. Auch bei schnellen Bewegungen bleiben diese Strukturen stabil.
Die ultrapräzise Fertigung von herausnehmbaren Systemkomponenten sorgt für definierte Positionen im automatisierten Prozess. Daraus resultierte eine hohe passive Positioniergenauigkeit. Prozesszeiten werden auch bei der aktiven Justage aufgrund der definierten Startposition reduziert.
Sofern möglich, verwenden wir in unseren Systemen kommerziell erhältliche Baugruppen. Bauteilspezifische Greifer und Werkstückträger fertigt ein Netzwerk qualifizierter Anbieter. Diese bieten modernste Fertigungstechnologie, wie beispielsweise Drahterodieren, sphärisches Polieren und Schleifen sowie spezielle Oberflächenbeschichtungen.