1-2017

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Lasertechnik Ein Vergleich verschiedener Reinigungsmethoden, vom CO 2 -Schneestrahlen über die Ultraschallreinigung bis hin zum Beizen, ergab eine Verbesserung der Sauberkeit auf über 95% durch die Optimierung der Parameter bei der Ultraschallreinigung „Alle Parameter wurden einzeln untersucht und bewertet, wobei wir die Sauberkeit zusätzlich unter dem Die Edelstahl- und Messing-Bauteile für die Parameterstudie wurden mit der von GFH entwickelten Laserbearbeitungsmaschine GL.compact gefertigt, die über eine hohe Positioniergenauigkeit von ± 1 µm verfügt und mit fünf Achsen die nötige Beweglichkeit zum Längs-, Querund Formdrehen bietet Mikroskop validiert haben“, berichtet Schmid. „Um selbst geringste Unterschiede darstellen zu können, wurde eigens ein spezieller Auswertungsalgorithmus entwickelt und angewandt.“ Die Basis dafür waren verschiedene Bildbearbeitungsprozesse: So wurden die Mikroskopaufnahmen zunächst in Graustufen umgewandelt. Um Stellen mit Laserschmauch – erkennbar anhand dunkler Spuren – vom restlichen Bauteil unterscheiden zu können, wurden ein Schwellwert gewählt, die dunklen Pixel extrahiert und gezählt. „Zur besseren Interpretation haben wir diese Werte auf einer Skala eingeordnet, wobei ein Bauteil direkt nach der Bearbeitung, das entsprechend viele dunkle Bildpunkte aufwies, als zu 0% sauber eingestuft wurde. Der theoretische Wert von 100% entsprach somit einer Komponente ohne dunkle Pixel, die also frei von jeglicher Verschmutzung war“, ergänzt Schmid Prozessoptimierung durch Auswertung der Einstellungen Für ein optimales Ergebnis sollte das Reinigungsmedium mindestens 10 min vor dem Beginn der Prozedur entgast werden. Für Messing eignet sich grundsätzlich ein leicht saures Medium, für Edelstahl hingegen ein alkalisches. Zu beachten ist, dass wegen der hohen Temperaturen während der Reinigung ein Teil der Flüssigkeit verdampft. „Deshalb sollte der Füllstand regelmäßig überprüft und gegebenenfalls angepasst werden, denn sowohl ein zu niedriger als auch ein zu hoher Füllstand mindert die Reinigungsleistung“, so Schmid. Wenn man sehr empfindliche Teile reinigt, empfehlen sich Glasbecher oder Plastiknetze als Gefäß. Robustere Teile sollten in einem Edelstahlkorb gereinigt werden. Temperaturen zwischen 45 und 65 °C bringen – abhängig von der Reinigungsdauer – die besten Ergebnisse, da aufgrund der Ultraschall-Kavitation mit zunehmender Zeit auch die Temperaturen steigen. Die Verbesserungen sind nach 15 min Reinigung und 5 min Spülen am größten. Mit bis zu 45 min für die Reinigung und 15 min für die Spülung erzielt man nur geringe Verbesserungen. Optimal ist es, die Reinigungsfrequenz alle 30 s zwischen 37 und 80 kHz zu wechseln. Bei großen Objekten oder mehreren Teilen ist zudem der Sweep-Modus „Beim Lasern wird kein Öl, Kühlflüssigkeit oder Schmierfett verwendet, was sich auch auf die Verschmutzungen auswirkt. Das Hauptproblem bestand bisher darin, dass das Reinigungs verfahren nur an das Material, nicht aber an den vorangegangenen Bearbeitungsprozess angepasst worden war“, beschreibt die bei GFH für die Untersuchungen zuständige Barbara Schmid die Ausgangslage „Wenn zu einer Thematik kein Fachwissen vorhanden ist, erarbeiten wir dieses. Denn um eine erfolgreiche Lasermikrobearbeitung durchzuführen, muss jeder einzelne Schritt optimal gelöst sein“, erläutert GFH-Geschäftsführer Anton Pauli seine Unternehmensphilosophie“ von vorteil. Ist die Verunreinigung sehr hartnäckig, kann der Pulse- Modus unterstützen. Ein Vorreinigen ist nur nötig, wenn sich Öle oder andere Fette auf den Bauteilen befinden. Bei der Spülung beschleunigen ein Korrosionsschutz-Zusatz sowie ein Netzmittel die anschließende Trocknung. Optimiertes Reinigungsverfahren wird Standard Die Umsetzung der gewonnenen Erkenntnisse führte bei der Edelstahl-Serie zur genannten Verbesserung der Sauberkeit. „Im Gegensatz zu anderen Bearbeitungsmethoden werden beim Lasern weder 52 1/<strong>2017</strong>
Lasertechnik Öl noch Kühlflüssigkeit oder Schmierfett verwendet, was sich auch auf die entstehenden Verschmutzungen auswirkt. Wir haben festgestellt, dass das Hauptproblem bisher darin bestand, dass das Reinigungsverfahren nur an das Material, nicht aber an den vorangegangenen Bearbeitungsprozess angepasst worden war“, bringt Schmid die Ausgangslage auf den Punkt. Um die internen Laserbearbeitungsprozesse zu optimieren und auch für die Kunden eine sichtbare Verbesserung der Qualität sowie eine höhere Geometriegenauigkeit zu erzielen, wurden seit Juni 2016 schrittweise Maßnahmen umgesetzt, um das verbesserte Verfahren als Standard bei GFH zu etablieren. Kommen bei einem neuen Projekt andere Materialien ins Spiel, wird auch die Reinigung entsprechend angepasst. Die Resonanz auf das Gesamtpaket aus Bearbeitung und Säuberung ist seitens der Kunden durchweg sehr positiv. ◄ LASER PROCESSES FOR PCBs Laserschweißsystem für Kunststoffe Für die neue Generation des Laserschweißens kommen Panasonic-Faserlaser zum Einsatz, die den Laserschweißprozess von Kunststoff-Bauteilen völlig neu gestalten. Die Umgestaltung erfolgte vor dem Hintergrund, dass die Anforderungen in der Kunststoffindustrie hoch sind: Während ihre Produktion immer schneller ablaufen muss, werden die Produkte zudem komplexer. Um eine hohe Produktionsqualität sicherzustellen und somit auch eine Rückverfolgung zu ermöglichen, sollten daher alle Produkte gekennzeichnet werden. Im industriellen Umfeld sind die Panasonic-Lasermarkiersysteme aufgrund ihrer herausragenden Qualität und exklusiver Serviceleistungen im Markt bereits fest etabliert. Ein Alleinstellungsmerkmal ist die MOFPA-Faserlasertechnologie, die sich besonders im Bereich der Kennzeichnung von Kunststoff-Bauteilen bewährt hat. Diese Technologie bietet das derzeit energieeffizienteste und kostengünstigste System zur Laserbearbeitung von Kunststoffteilen, da dieser Laser annähernd wartungsfrei arbeiten kann. Das Laserschweißen von Kunststoffen bietet gegenüber herkömmlichen Fügeverfahren (Ultraschallschweißen, Kleben usw.) also entscheidende Vorteile. Der Laserschweißprozess ist sauber und präzise; die Kunststoffteile lassen sich ohne sichtbare Schweißnähte fügen. Dabei gibt es keine Klebereste und Abriebpartikel, die nachträglich zu Problemen führen könnten. Zudem ist es im Vergleich zu anderen Verfahren möglich, die zum Fügen notwendige Prozessenergie gezielt und mit geringem Druck einzubringen. Das führt nicht nur zu einem spannungsfreien und verzugsarmen Fügen der Bauteile, sondern ist zudem auch äußerst energieeffizient. Dieses Wissen und langjährige Erfahrungen sind in die Entwicklung des neuen Laserschweißsystem VL-W1 eingeflossen. Der Laserschweißprozess lässt sich dank der Lasersysteme der VL-W1 Serie äußerst flexibel an die zu verschweißenden Bauteile anpassen. Die einzelnen Prozessschritte lassen sich überwachen, lückenlos dokumentieren und können somit zur Qualitätsüberwachung herangezogen werden. Das neue Laserschweißsystem VL-W1 bietet noch weitere Highlights, die den Schweißprozess erleichtern. Panasonic Electric Works Europe AG www.laser.panasonic.eu Micro Via Drilling Routing Depaneling Selective Ablation Micro Structuring Cavity Formation P I C O S E C O N D L A S E R T E C H N O L O G Y 1/<strong>2017</strong> 53 InnoLas Solutions GmbH 53 www.innolas-solutions.com
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