It’s possible研讨会议 – PI激光世界

让我们一起打造激光材料加工的未来

对您的到来我们深感荣幸!

在我们的数字活动“让我们一起打造激光材料加工的未来”中,我们想要将业务领域的知识与发展趋势结合在一起,以充分利用作为工具的激光器的潜力并共同打造材料加工的未来。我们的专家会为您带来有关最新市场动态、应用和技术的精彩演讲。为您带来启发和鼓舞。

议程

欢迎参加It’s possible研讨会议! 
主题演讲:Markus Spanner,PI首席执行官
主题演讲:Dirk Müller博士,Coherent战略营销总监
研讨会议1:解决电子产品制造​中极高的特征密度和产能要求
使用多光束振镜扫描仪提高精度和产能(Holger Schlüter博士,SCANLAB)
使用CAD-CAM软件提高电子产品制造中的激光加工能力(Sarunas Vaskelis,DMC)
研讨会议2:利用压电陶瓷促动提高宏激光材料加工效率
通过动态光束整形降低切割与焊接成本(Patrick Herwig博士,Fraunhofer IWS)
用于高效动态光束操纵的压电陶瓷组件(Lukas Rau,PI)
研讨会议3:用精密激光机床的概念释放激光加工的潜力 
高精度激光辅助增材制造在先进组织工程中的应用(Ulf Hinze博士,Laser nanoFab)
用于在集成激光系统中降低风险和增加价值的标准平台(Cliff Jolliffe博士,PI)
It’s possible结论和告别

演讲者

Markus Spanner

Physik Instrumente (PI)

主题演讲

Dirk Müller博士

Coherent

主题演讲

Holger Schlüter博士

SCANLAB GmbH

研讨会议1

  使用多光束振镜扫描仪提高精度和产能  
 

问与答

扫描仪的精度随着偏转角的增大而降低。在组合运动的情况下,不利用全角,因此在组合运动的情况下系统的精度更高。

我们正在讨论的是一个5微米数量级的高精度系统。如果平台有不必要的运动,则工艺结果将达不到预期。因此,没有实施这项补偿。取而代之的是,扫描仪和平台接收它们可以准确跟踪的路径。

软件将以少量的时间找到加工整个工件的最佳图样和最佳路径。目前还不能动态控制单独的光束。

所显示的SPC GUI能够运行XL SCAN。我们的许多用户根据我们的API编程他们自己的接口。

Sarunas Vaskelis

DMC

研讨会议1

  使用CAD-CAM软件提高电子产品制造中的激光加工能力  
 

问与答

在这种情况下,我们可以使用高度传感器与平台相结合,扫描样本的表面。SPC具有Z-map命令,可根据此测量自动转换几何图形,或将表面导出为3D CAD,然后在其顶部投影2D图样。

在塑料零件上放置电触点的技术是由立陶宛的物理科学和技术中心开发的,通过DMC软件使用5轴装置来制造实际零件。这是一项很有前途的技术,允许在非常广泛的表面上沉积金属轨迹,成本比目前低得多。

是的,SPC有校准相机、扫描仪和平台的工具。因此,可以使用SPC从头开始对整个系统进行校准。

是的,最近发布了5轴功能。个别项目应该逐一讨论。

由于用户使用操作对象和工艺特定命令来定义其工艺,从而简单易行。如果一个学生了解他需要控制什么参数来设计一个工艺,那么他就可以很快地学会使用它,您不必担心单个组件的控制。

SPC是ACS产品,只能与ACS/PI运动控制器配合使用。至于其他硬件,它可以与各种扫描仪、相机、激光器和其他设备配合使用。

SPC允许定义每个对象的延迟。因此,如果速度改变,则延迟也可以改变。此外,SPC可以使用带有一个循环和几个对象的简单配方,轻松地测试各种延迟,并为不同的条件建立一个参数库。

Patrick Herwig博士

Fraunhofer IWS

研讨会议2

  通过动态光束整形降低切割与焊接成本  
 

问与答

此问题不能用一个固定值来回答。这取决于不同优化目标的重量、薄片厚度和使用的激光束。如果您想要扩大切口宽度以实现机器自动卸载,我们就必须增大垂直振幅。总而言之,XY振荡应该在焦点直径的因子1到3之间。在Z的情况下,振幅应达到待切割薄片厚度的虚拟瑞利长度减去实际波长。例如,所使用激光束的瑞利长度为3毫米。对于切割10毫米厚的薄片,4毫米的振幅是有用的(2*3毫米+4毫米=10毫米)。

追加成本必须由PI来确认。关于节省的钱,我可以说几句。如果我们谈到加工速度,50%的提升是可能的。这意味着我们可以在相同的运行成本下再削减50%。
运行成本包括能源(每小时3-5欧元,每小时节省1.5-2欧元)。对于熔化切割,我们使用压缩氮气。厚板需要高达2立方米/分钟  120立方米/小时。每立方米氮气的成本是15分。如果我们能节省50%的气体,则有可能节省高达9欧元。我预计厚板熔化切割的运行成本每小时可降低5到10欧元。
可以进一步节省清除浮渣的额外工作。

熔化池的使用寿命变长了。在铸造工艺期间“储存的”气体在熔化池中变成了小气泡。使用寿命越长,气泡泛滥的时间就越长,并避免被困在焊缝中。此外,气泡被引导出加工区。主任用勺子,我们用激光束。这也支持泛滥。

到目前为止,还是设备或系统发送方的批准。XY被批准为3千瓦,我们在实验室通过监测设备使用10千瓦。到目前为止,光束整形设备没有造成任何问题。

透明材料的雕刻是开发项目期间的一个示范应用。该设备可以对任何波长、峰值功率或强度的激光设备进行升级。

Lukas Rau

Physik Instrumente (PI)

研讨会议2

  用于高效动态光束操纵的压电陶瓷组件  
 

问与答

压电陶瓷促动器的有效冷却需要冷却介质与整个促动器堆叠直接接触,压电陶瓷需要在冷却介质中“游动”。因此,水不是别无选择的。如果有,则也可以使用油(一种在系统中也不提供的介质)。最重要的是:不可压缩的油可能会影响动态性能。

为了与其他研究项目进行比较,选择了3千瓦的激光功率。激光功率的限制因素是光学元件的反射率。吸收的热量会影响胶水的稳定性。

我们知道空气湍流会影响光束质量。作为应对措施,我们可以用密封膜密封系统,以避免干扰光路。

在此用例中,重复精度比绝对精度更重要。滞后的可重复性非常高。因此,我们驱动系统开环,并获得额外的系统频率带宽。

压电陶瓷偏摆镜平台是只带一个反射镜的双轴系统。与振镜扫描仪相比,这允许更小的外形尺寸(仅占集成空间的约1/8)。另一方面,压电陶瓷偏摆的角行程要小得多,但由于动态光束振荡所需的行程很小,此缺点可以忽略不计。
在Fraunhofer IWS进行的切割性能测试的比较测试表明,在观察到的工艺窗口中没有差别,但您仍然具有集成空间小的优势。

这是一个设计问题。系统是针对90度角的切割头而开发的,这意味着入射角为45度。涂层已经针对此角度进行了优化。但如果需要,则可以更改它们。
考虑到光学元件的反射率,最大激光功率也是一个设计问题。

我们看到,如果材料厚度大于光束的焦深/瑞利长度,这种优势就会显现出来。但在微激光材料加工中可能会有一些工艺,振荡光束对其是有益的。

Ulf Hinze博士

Laser nanoFab

研讨会议3

  高精度激光辅助增材制造在先进组织工程中的应用  

问与答

这取决于所需的分辨率。原则上,通过增加转移液滴的大小,几乎可以一次打印任何数量的细胞。然而,对于组织工程来说,每个液滴超过1000个细胞通常是不现实的,一些应用要求每个液滴只打印几个细胞。必须考虑到,执行打印的速度直接取决于分辨率。

不同的细胞类型在各自的组织中呈现非常不同的形式。有些是相当紧凑的,例如角质形成细胞,而另一些,如神经细胞,有很长的延伸;它们形成的组织结构也有很大的不同。支架的结构应该适应特定细胞类型的需要,以便它们能够更好地生长并交联形成组织。我们的支架是计算机设计和激光制造的,因此它们的3D几何形状可以完全定义。我们可以根据各自的细胞类型优化调整支架几何形状。

基本上,您必须区分纯打印时间和整个工艺的时间。当然,细胞必须在几周或几个月内生长。在打印器官时,这些器官必须被分离并及时提供。在此之后,或多或少的自动送料仍然会对总体时间产生重大影响。在细胞在几个小时后由于供应不足而死亡之前完成整个工艺将是至关重要的;然而,此时间跨度可以通过生化方法延长。
纯打印时间可以估算如下:100千赫兹激光和每液滴10个细胞时,每秒可以打印100万个细胞,或每小时36亿个细胞。由于激光重复率也可能更高,而且对于许多器官来说,每液滴的平均细胞计数可能略高于十个,此数字可能会更高;特别是如果使用多个打印头的话。
对于器官,据报道,细胞总计数为个位数或两位数的十亿个,因此这将转化为几个小时的纯打印时间。这是一个简单的估计,目前并不可行,但它表明,随着进一步的优化和自动化,打印整个器官在未来并不是不现实的。

XL Scan技术绝对是一项非常有趣的技术。今天,我们支架的大小已不再受定位技术本身的限制,而更多地受到打印时间的限制,XL Scan技术提供了一个诱人的机会,使该工艺变得更快、更具技术智能。

目前用于细胞打印的激光在紫外或近红外光谱范围内,重复率从10赫兹到100千赫兹,通常应用两位或三位数微焦范围的脉冲能量。

Cliff Jolliffe博士

Physik Instrumente (PI)

研讨会议3

  用于在集成激光系统中降低风险和增加价值的标准平台  
 

问与答

否,运动轨迹生成发生在内部处理器进行处理的运动控制器上。这避免了在PC上安装实时扩展或专用软件的需要,这可能会由于Windows软件更新而出现问题,并且可能需要对PC硬件或Windows更新进行严格控制。
对于SPC CAD/CAM软件的使用,如果作业涉及复杂的3D细节,则可能需要速度更快的PC来减少将图纸转换为运动曲线的处理时间。

从我们在IMAS中的选择项中选择一个更高的指定平台装置。确保平台选择具有线性映射(1D校准)。应用2D映射。这将是今年年底的一个选项。

精度是平台和振镜的组合,所以选择一台好的扫描仪。有一些新的型号可以提供单一数字微米性能和更好的热特性。
通过确保场大小和对准相匹配,确保平台和振镜场对准。
SPC CAD/CAM软件中有一些工具可用于自动执行此流程。
系统精度的参照通常是平台,因此拥有一个质量良好的平台系统是非常重要的。
如果工艺吞吐量允许,您可以使用较小的扫描仪视场,这也将减少平台中的偏转角影响,因为这不能根据场旋转来绘制,并且误差从平台滑架中心增加。