În numeroase procese industriale, laserele VCSEL sunt folosite ca instrument pentru încălzirea suprafeței. Ca sursă de căldură în infraroșu de mare intensitate, tratamentul termic cu laser cu diode direcționat precis cu radiație selectivă cu lungime de undă este atât scalabil, cât și eficient energetic. Rețelele laser VCSEL acceptă uscarea, sudarea, etanșarea, lipirea și încălzirea. Acestea prezintă, de asemenea, numeroase avantaje în fabricarea aditivă a componentelor din material plastic, aliaje și oțel. Radiația cu bandă îngustă este potrivită și pentru sudarea materialului plastic sau topirea cu laser a suprafețelor. În principiu, acestea sunt predestinate pentru toate procesele în care controlul precis al suprafeței și al temperaturii este crucial. În plus, sistemele de încălzire VCSEL acceptă măsurarea temperaturii în timpul tratamentului termic cu camere IR sau pirometre. Modulele de tratament termic cu laser sunt foarte potrivite pentru aplicații flexibile de încălzire pe suprafețe mari care necesită precizie ridicată. În comparație cu metodele convenționale de încălzire, utilizatorii beneficiază de mult mai multă flexibilitate, precizie și economii de costuri.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/c/0/csm_Photonics-VCSEL-Application-Laser-Heat-Treatment_28af9bf3ca.jpg)
Tratament termic cu laser cu VCSEL
Laserele VCSEL sunt utilizate pentru tratarea termică a diferitelor suprafețe și materiale. Acestea optimizează procese precum uscarea, sudarea, etanșarea, lipirea sau încălzirea.
Tratament termic cu laser VCSEL pentru uscare, sudare, etanșare și încălzire
Cum funcționează tratamentul termic cu laserele VCSEL?
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/4/4/csm_Photonics-VCSEL-Heating-Systems-functional-sketch_8266644013.jpg)
Mii de microlasere (VCSEL) sunt montate pe un singur cip. 56 dintre aceste cipuri sunt montate pe fiecare emițător și mai mulți emițători sunt asamblați pe un modul. Zona de radiație dreptunghiulară poate conține milioane de microlasere și poate emite câțiva kW de putere laser în infraroșu. Modulele VCSEL generează radiații în infraroșu apropiat cu o intensitate a radiației de 100 W/cm² într-o secțiune transversală a fasciculului dreptunghiular, cu suprafață mare, direcționată. În acest fel, se realizează un tratament termic precis, local, fără sisteme optice laser sau de scanare suplimentare, costisitoare.
Care este beneficiul tratamentului termic local cu laser în procesele de producție industrială?
Avantajele laserelor cu diode (VCSEL) pentru tratamentul termic industrial
Tehnologia laser VCSEL oferă numeroase avantaje comparativ cu tehnologiile convenționale, precum încălzirea cu cuptoare de reflow și bare fierbinți, ștanțare la cald sau lasere cu sistem optic zoom.
Lungimile de undă selectabile și zonele locale de emisie permit configurarea precisă a intensității și a zonei, precum și rezultate excelente ale procesului.
Aliniați dimensiunea modulului în funcție de nevoile dvs.: schimbați numărul de emițători montați sau adaptați carcasa.
La 100 W/cm², intesitatea radiației sistemului de încălzire VCSEL este semnificativ mai mare decât puterea lămpilor cu infraroșu sau cu halogen.
Ajustați densitatea căldurii și radiația laser la nevoile individuale de producție selectând numărul de emițători VCSEL sau adăugând funcții ale obiectivului.
TRUMPF oferă asistență pentru aplicații pentru clienții din întreaga lume.
Unde sunt folosite laserele VCSEL pentru tratamentul termic?
Numeroase procese de producție și industriale beneficiază de încălzire prin rețele laser VCSEL. Aceasta include sudarea, lipirea, etanșarea și înmuierea componentelor din material plastic, aliaje și oțel în liniile de producție și asamblare.
Sistemele de încălzire VCSEL unesc sau conectează materiale între ele, sudează materiale plastice și procesează straturi multimateriale pentru fixarea benzilor. Rezultatul: rezistență excelentă și deformare redusă.
Căldura generată de sistemele de încălzire VCSEL creează o legătură strânsă între diferite suprafețe.
Tratamentul termic cu laser al materialelor de acoperire umede accelerează eficient procesele de uscare.
De exemplu, tratamentul termic cu lasere VCSEL înmoaie materialele sau mărește debitul.
Sistemele VCSEL încălzesc local zonele de lipit și limitează timpul de lipire. Acest lucru duce la o calitate superioară și un debit mai mare.
La imprimarea 3D a componentelor metalice, tensiunile termice sunt reduse datorită tratamentului termic VCSEL. Un sistem VCSEL poate topi și materialele plastice și, astfel, poate crea o componentă imprimată 3D.
Sudare
Sistemele de încălzire VCSEL pot fi utilizate pentru numeroase aplicații. Aceasta include sudarea pieselor din material plastic, îmbinarea marginilor panourilor de mobilier sau încălzirea benzii adezive pentru producția de materiale compozite.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/7/5/csm_Photonics-VCSEL-Heating-Systems-Laser_transmission_welding_bb1450b5a3.jpg)
Materialele plastice pot fi sudate fix folosind radiații laser. În acest proces, două materiale termoplastice sunt îmbinate cu ajutorul unui fascicul laser. Acesta pătrunde în stratul transparent de suprafață al componentei și încălzește partea de dedesubt care absoarbe radiațiile. Materialul de bază din plastic absorbant se topește și astfel fuzionează zona transparentă de îmbinare. Sistemele de încălzire VCSEL pot suda și încălzi simultan zona de aplicare a piesei brute într-o singură trecere.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/2/d/csm_Photonics-applications-heating-systems-fiber-placement_6278962738.jpg)
Sistemele VCSEL oferă soluții laser de mare putere personalizate pentru Fiber Placement și procesele de fixare a benzii. Datorită tratamentului termic cu lasere VCSEL, materialele compozite pot fi fabricate într-o manieră scalabilă și flexibilă.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/e/5/csm_Photonics-applications-heating-systems-quick-joining_6083454eb4.jpg)
Rețelele VCSEL sunt potrivite pentru producția industrială de panouri de mobilier. Obțineți topiri fără îmbinări vizibile la margini și pe suprafață și aveți astfel rezultate foarte bune de produs. O sursă compactă și fiabilă de tratament termic VCSEL oferă o putere laser în infraroșu care este țintită și controlabilă cu precizie și excelează în aplicațiile de producție cu debit ridicat.
Etanșare
Tehnologia VCSEL permite etanșări foarte precise și de mare viteză. Acest lucru face ca producția de baterii, de exemplu, să fie mult mai eficientă.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/d/8/csm_TRUMPF-automotive-battery-cell-pouchcell_b4bd2b32cf.jpg)
Sistemele VCSEL pot accelera etanșarea celulelor de tip pouch cu un factor de trei. Pentru a face acest lucru, acestea aplică căldură pentru sudare în interiorul foliei de tip pouch, lângă zona de sudare. Tratamentul termic asigură, de asemenea, o etanșare foarte precisă. Acest lucru prelungește durata de viață a celulelor bateriei, deoarece este prevenită formarea de pliuri în folie. Această procedură crește calitatea și omogenitatea celulelor de tip pouch.
Uscare
Sistemele de încălzire VCSEL sunt versatile în aplicații la scară variabilă, cum ar fi uscarea foliilor bateriei.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/f/4/csm_Photonics-VCSEL-Heating-Systems-application-battery-foil-drying_16aaf4090b.jpg)
După acoperire, foliile bateriei sunt uscate pentru a îndepărta orice solvenți din materialele lor active. Sistemele industriale VCSEL sunt potrivite în mod optim pentru procesele de tratament termic pe suprafețe mari, cum ar fi uscarea foliei. În special tratamentul termic cu rețele laser VCSEL este foarte flexibil atât în ceea ce privește scalabilitatea, cât și intensitatea radiației. Suprafețele mari pot fi încălzite cu o comandă locală foarte precisă a radiației infraroșii selective la lungimea de undă.
Încălzire
Sistemele de încălzire VCSEL pot fi utilizate pentru tratarea precisă a zonelor care urmează să fie încălzite pentru materiale specifice, cum ar fi plachete din oțel și siliciu.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/0/b/csm_Photonics-applications-heating-systems-weakening-softening_ce6fd98625.jpg)
Înmuierea locală a pieselor din oțel de caroserie în industria auto este predestinată pentru a supune zonele specifice unui tratament termic țintit. Acestea includ, de exemplu, stâlpii B. Soluțiile VCSEL oferă o modalitate rapidă și ușoară de a înmuia selectiv piesele din oțel de rezistență superioară.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/a/e/csm_Photonics-VCSEL-Heating-Systems-application-wafer-heating_a581769a56.jpg)
Rețelele VCSEL permit încălzirea omogenă a plachetelor de siliciu. Sunt ideale pentru procesarea termică rapidă (Rapid Thermal Processing, RPT) în producția de plachete datorită încălzirii lor foarte uniforme și rapide. Zonele individuale de încălzire pot fi controlate foarte precis. Căldura laser permite creșteri foarte rapide de temperatură de câteva sute de grade Celsius pe secundă. Datorită comenzii locale excelente prin profilurile de temperatură, sistemele VCSEL cresc calitatea plachetelor.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/6/c/csm_E-industries-photovoltaic-solar-cell-VCSEL_dda0ea7198.jpg)
Rețelele laser VCSEL fac producția de celule solare mai eficientă. Arderea contactelor particulelor de argint de pe suprafața celulelor solare este denumită „Firing”. Utilizarea sistemelor VCSEL pentru acest proces oferă o serie de avantaje. Când ardeți rapid cu fascicule laser, doar celulele solare sunt încălzite, în timp ce restul zonei cuptorului rămâne în mare parte rece. Fasciculele laser ca sursă de căldură măresc eficiența energetică și eficiența costurilor. În plus, este necesar mai puțin spațiu pentru cuptor și durata de viață este prelungită. Aceste proprietăți ale sistemelor de încălzire cu laser cu diode pot reduce semnificativ costurile de producție.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/6/c/csm_E-industries-photovoltaic-solar-cell-VCSEL_d6021a6f7a.jpg)
Rețelele VCSEL pot crește eficiența celulelor solare. Modulele laser VCSEL de înaltă performanță pentru radiația celulelor solare monocristaline Si previn în mod durabil formarea oxidului de bor reactiv cu regenerare ultra-rapidă în câteva secunde. Rezultatul: o eficiență celulară semnificativ crescută. Acest proces este atât eficient, cât și foarte localizat în ceea ce privește intensitatea și zona țintă. Ultrafast Cell Regeneration aduce un impuls semnificativ eficienței celulelor solare de înaltă performanță.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/6/c/csm_E-industries-photovoltaic-solar-cell-VCSEL_af6aa434ab.jpg)
Cu Light Soaking ultra-rapidă, barierele energetice în timpul producției sunt sparte de radiațiile intense și temperaturile ridicate generate de sistemele de încălzire VCSEL. Acest proces scade rezistența internă a celulei solare și îi permite să funcționeze mai eficient. În consecință, sistemele VCSEL pot crește eficiența celulelor solare.
Lipire
Laserele VCSEL sunt foarte eficiente la lipirea punctelor mici de contact pe plăcile de circuite, oferind o putere de ieșire mai mare decât tehnologiile tradiționale atunci când este necesar.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/7/2/csm_Photonics-VCSEL-Heating-Systems-laser-assisted-soldering_921304ec98.jpg)
Cu LAS, bilele de lipit sunt lipite direct pe plăcile de circuite folosind tratamentul termic cu infraroșu cu laser VCSEL, care este deosebit de avantajos pentru situații cu bile și zone de lucru mai mici. Cu LAS, laserele VCSEL asigură un tratament termic local de înaltă precizie și cea mai înaltă calitate a îmbinărilor de lipit. Ca un beneficiu suplimentar, tratamentul termic cu laser crește durata de viață a plăcilor de circuite.
![](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/3/8/csm_Photonics-VCSEL-Heating-Systems-laser-assisted-bonding_c31cba90d6.jpg)
Procesul LAB folosește un cip flip pe o placă de circuite și bile de lipit pentru conexiuni. Sistemul VCSEL încălzește cipul de sus, iar energia laser transmisă printr-o matriță de siliciu topește bilele de lipit între cip și placa de circuite. Acest lucru permite încălzirea unei suprafețe mai mari ale unei plăci de circuite complete cu mai multe cipuri – cu o putere de ieșire mai mare decât alte soluții.
Fabricarea aditivă
Rețelele VCSEL oferă avantaje unice pentru imprimarea 3D a metalelor și materialelor plastice.
![Generarea componentelor prin fuziunea cu laser a metalelor](/filestorage/TRUMPF_Master/_processed_/c/1/csm_Applications-workpiece-creation-laser-metal-fusion_bd710aa49a.jpg)
Atunci când piesele metalice de volum mare sunt imprimate 3D, gradienții termici afectează adesea piesele sinterizate. Tensiunile pot fi minimizate prin încălzirea laser pe bază de VCSEL de sus. Acest lucru se datorează faptului că respectiva căldură de la laser reduce semnificativ stresul termic și deformarea piesei imprimate. Acest lucru asigură proprietăți mecanice îmbunătățite ale componentei.
Mii de lasere VCSEL adresabile individual cu sistem optic de concentrare pot fi utilizate ca sursă de lumină pentru sinterizarea selectivă cu laser (SLS). Acest lucru aduce avantaje enorme în comparație cu imprimantele SLS convenționale care funcționează doar cu unul sau două lasere de scanare. Datorită sistemelor speciale de încălzire VCSEL, se poate obține o rezoluție înaltă (250 dpi) în combinație cu o viteză de producție de neegalat. Aceasta este de aproximativ 10 ori mai rapidă decât la cele mai bune imprimante 3D din plastic convenționale.
Sistemele de încălzire VCSEL pentru tratament termic în acțiune
Aflați mai multe despre diversele aplicații și tehnologia tratamentului termic cu laser cu sistemele de încălzire VCSEL.
Opţiunea de tratament termic local permite ca suprafeţele selectate să fie radiate direct. Zonele de emisie ale sistemelor TruHeat VCSEL pot fi controlate cu precizie şi în mod individual.
În cazul rețelelor VCSEL, profilurile de intensitate pot fi ajustate individual pentru a controla cu precizie zonele de emisie și parametrii procesului de putere.
Cum sunt fabricate sistemele de încălzire TRUMPF VCSEL și cum sunt utilizate?
Carte albă
Contactați-ne!
Luați legătura cu experții noștri în tratament termic cu laser pentru a explora și rezolva nevoile dumneavoastră specifice.