Los dispositivos láser basados en matrices VCSEL son capaces de calentar grandes áreas con radiación infrarroja selectiva de longitud de onda dirigida. Los sistemas TruHeat VCSEL se utilizan en numerosos procesos de calentamiento industriales. Gracias a la radiación directa de la superficie de tratamiento, se pueden obtener considerables ventajas económicas sin necesidad de costosas ópticas ni sistemas de palpación en comparación con los dispositivos láser convencionales. Lo que es exclusivo en estos sistemas es que, además de un control preciso y una rápida conmutación de la potencia infrarroja, el perfil de calentamiento espacial también puede programarse según sea necesario mediante el control independiente de pequeños segmentos de los módulos láser. Los patrones de calentamiento pueden incluso cambiar dinámicamente durante el funcionamiento. Esto permite una flexibilidad del proceso sin precedentes.
Benefíciese de la potencia de salida escalable en el rango de kW.
Consiga una alta velocidad de proceso con una intensidad de la radiación de 100 W/cm².
Las zonas de emisión individuales de la fuente del rayo VCSEL se pueden controlar independientemente.
Los robustos y compactos módulos láser pueden integrarse fácilmente en instalaciones industriales y procesos de producción.
Tras el proceso de aplicación de capas, el material activo de las láminas de los electrodos debe secarse. Los sistemas industriales de calentamiento VCSEL pueden hacerse cargo de este paso, ya que las fuentes de rayo láser basadas en matrices VCSEL son capaces de calentar grandes áreas con radiación infrarroja selectiva de longitud de onda dirigida.
El uso de sistemas TruHeat VCSEL para sellar celdas planas (también denominadas "celdas pouch") aumenta la calidad de los resultados de sellado. Además, gracias a los sistemas de calor VCSEL, la duración del proceso se reduce y es hasta tres veces más rápido.
Con los sistemas TruHeat VCSEL es posible ablandar selectivamente piezas de acero resistente con facilidad y rapidez. Esto tiene numerosas ventajas, especialmente en la fabricación de automóviles.
Los láseres VCSEL pueden utilizarse en la industria de los semiconductores para calentar obleas para el tratamiento térmico rápido (en inglés, «Rapid Thermal Processing», RTP). Los sistemas TruHeat VCSEL permiten un calentamiento rápido y homogéneo de las obleas, ya que las distintas zonas de calentamiento pueden controlarse de forma excelente. Se pueden conseguir aumentos de temperatura de varios cientos de grados centígrados por segundo.
En la Laser Assisted Bonding (LAB), se coloca un "flip-chip" en una tarjeta de circuito impreso utilizando bolas de soldadura como elemento de conexión. El sistema TruHeat VCSEL irradia el chip desde arriba y la energía láser se transmite a través de un chip de silicio para fundir las bolas de soldadura entre el chip y la tarjeta de circuito impreso. Los sistemas de calor basados en VCSEL ofrecen mayores superficies de calentamiento con opciones de mayor potencia en comparación con otras soluciones.
En la Laser Assisted Soldering (LAS), las bolas de soldadura se conectan directamente a las almohadillas de soldadura de la tarjeta de circuito impreso mediante el tratamiento térmico por infrarrojo de VCSEL. Esto es especialmente interesante cuando se utilizan bolas de soldadura y pitches más pequeños. La tecnología del sistema de calor VCSEL ofrece un calentamiento de alta precisión y la máxima calidad de las juntas de soldadura. El proceso LAS también contribuye a aumentar la vida útil de las tarjetas de circuito impreso.
En el conocido como sinterizado selectivo por láser (SLS), un rayo láser enfocado funde de forma local el polvo de plástico y genera así el componente. Esto es posible gracias al innovador sistema TruHeat VCSEL de TRUMPF, que contiene más de 3000 láseres controlables individualmente (matrices VCSEL). Esto aumenta la velocidad de producción en un factor de alrededor de 10 en comparación con las máquinas de impresión 3D convencionales, donde uno o dos láseres escanean la zona de construcción. Especialmente las aplicaciones en el moldeo por inyección de plásticos pueden implementarse de forma muy productiva con esta tecnología.
Los gradientes térmicos suelen tener un efecto negativo en las piezas sinterizadas en componentes metálicos de gran volumen impresos en 3D. Las tensiones se pueden minimizar con el calor del láser VCSEL desde arriba. Esto se debe a que el calor del láser reduce considerablemente las tensiones térmicas y la distorsión de la pieza impresa. Esto proporciona unas propiedades mecánicas mejoradas del componente.
Benefíciese de la rápida soldadura de grandes piezas de plástico gracias a la alta intensidad de la radiación en la zona de calentamiento irradiada homogéneamente. La integración es muy sencilla gracias a las pequeñas dimensiones del módulo.
Los sistemas VCSEL TruHeat ofrecen numerosas ventajas en la producción de celdas solares. Por ejemplo, en el proceso de penetrar selectivamente los contactos de la celda solar. Además, también se utiliza en los procesos de regeneración: la radiación intensiva de la celda reduce los defectos, rompe las barreras energéticas y, por tanto, aumenta la eficacia.
Los módulos estándar de TruHeat VCSEL Serie 3000 están disponibles en las variantes de 2,4 kW, 4,8 kW, 9,6 kW y 19,2 kW. Los módulos estándar se utilizan para aplicaciones de calentamiento direccionales de grandes superficies. La zona de aplicación correspondiente se ilumina directamente sin necesidad de utilizar una óptica o un sistema de palpación.
El sistema TruHeat VCSEL 3012 tiene una intensidad de la radiación relativamente baja, con una gran anchura. Por lo tanto, es especialmente adecuado para el secado de láminas de batería. Se pueden disponer varios módulos en fila para conseguir una mayor distancia de secado.
Los sistemas de calor VCSEL son flexibles y pueden adaptarse a los requisitos específicos del cliente. En función de la aplicación del cliente, se determina conjuntamente la configuración correcta del sistema de calor VCSEL.
La imagen muestra un módulo láser compacto con 32 matrices VCSEL y ópticas de enfoque para su uso en impresión 3D de plásticos o el marcado de material de embalaje. Cada matriz VCSEL puede controlarse de forma individual, con una potencia de salida de 2 W.
Software de mando para sistemas TruHeat VCSEL
La versión básica del software de mando ofrece la funcionalidad de controlar manualmente los canales láser del sistema TruHeat VCSEL y ajustar la potencia.
La versión ampliada del software de mando se basa en la versión básica y ofrece funcionalidades adicionales como la regulación de temperatura o la pulsación. Además, se pueden crear perfiles de tiempo y potencia. Esto permite variar la potencia del sistema TruHeat VCSEL durante el tiempo de procesamiento.
Se pueden utilizar lentes adicionales para influir en la densidad térmica de los sistemas TruHeat VCSEL. Las lentes positivas pueden utilizarse para aumentar la intensidad de la radiación de los módulos de calor VCSEL. El uso de lentes negativas reduce la intensidad de la radiación de los módulos.
Para mantener las gotas de metal líquido y los vapores lejos del cristal de protección del sistema láser, se puede utilizar el Air Knife. Crea una corriente de aire protectora delante del láser.
Las escuadras de montaje simplifican el montaje técnico de un sistema TruHeat VCSEL.
Para aplicaciones en las que se requiere una menor intensidad de la radiación, se puede utilizar un sistema TruHeat VCSEL con emisores menos densos y una lente de desenfoque.
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