Hermetische Abdichtung von elektronischen Bauteilen durch Laserschweißen

Komplexe Bahnprofile – Synchronisierte Lasersteuerung – Hoher Durchsatz

Die Medizintechnik macht es heute möglich, dass Implantate bei gesundheitlichen Problemen wichtige Funktionen übernehmen wie beispielsweise Herzschrittmacher oder Insulinpumpen. Solche Implantate sind hochkomplexe Systeme aus elektrischen und elektronischen Komponenten. Für den sicheren und zuverlässigen Einsatz im menschlichen Körper ist eine hermetische Abdichtung notwendig, die das Mikrosystem und das umgebende Gewebe verlässlich voneinander trennt. Auch Komponenten aus anderen Bereichen wie Sensoren oder Elektroniken in der Halbleiterindustrie oder Batteriegehäuse sind auf eine hermetische Abdichtung angewiesen, um sie vor Wasserdampf oder Fremdkörpern zu schützen und so die einwandfreie Funktion und Zuverlässigkeit sicher zu stellen.

Eine Methode zur Herstellung der Abdichtung ist das Laserschweißverfahren. Dabei wird der Laserpunkt auf das Werkstück fokussiert und das Werkstück gleichzeitig gedreht. Um eine gleichmäßig hohe Nahtqualität zu erzielen, muss die Größe des Laserspots beibehalten werden, indem der Arbeitsabstand des Lasers während des Schweißens gleich bleibt. Zusätzlich muss der Laserstrahl im richtigen Winkel auf die Oberfläche des Werkstücks auftreffen. Halte- oder Ausrichtefehler des Werkstücks müssen ebenfalls in die Steuerung des Laserschweißpfades einbezogen und korrigiert werden.

Hexapoden, die sich in sechs Freiheitsgraden bewegen und die Definition von Bezugssystemen für Werkstück und Werkzeug („Work“-, „Tool“-Koordinatensysteme) ermöglichen, können alle diese Aufgaben zuverlässig ausführen.

Hauptmerkmale der Positionierlösung

EtherCAT®-basierte Steuerung von Hexapod und und Rotationstisch vereinfacht die Systemintegration
Volle und kontinuierliche Rotation des Werkstücks
Laser-Steuerungsmodul für die direkte Steuerung der Laserquelle
Vereinfachte Kabelführung im Vergleich zu gestapelten Systemen
Die flache Bauform bietet eine Bewegung in sechs Freiheitsgraden mit hoher Steifigkeit
Der Motion-Controller ermöglicht Kommandos auf Basis von G-Code oder eine direkte Automatisierung mit CAD/CAM-Software

360° Rotationsachse θZ

Ausrichtung der elektronischen Komponente entsprechend der geforderten Laserschweißbahn:
 

  • Hohe Geschwindigkeiten und Beschleunigungen durch PIMag® magnetische Direktantriebe
  • Flexible Auslegung von Antriebskraft und Abmessungen dank eigenentwickelten, eisenlosen Torque-Motoren
  • Gleichmäßiger und präziser Betrieb ohne Rastkräfte
  • Hochgenaue und wiederholbare Rotation ohne Spiel
    >> V-610

XYZ/θXθYθZ

Laserentfernung, -winkel und -punktgröße beibehalten für eine gleichmäßig hohe Nahtqualität:
 

  • Parallelkinematischer Hexapod
  • Sechs Freiheitsgrade
  • Frei definierbarer Drehpunkt für die Koordinatensysteme sowohl von Werkzeug als auch Werkstück
  • Präzises Tracking von komplexen Bahnprofilen
    >> H-811.I2

Bewegungssteuerung

  • ACS SPiiPlus EtherCAT® Netzwerk Motion-Controller und Antriebsmodule für die optimale Synchronisierung der Achsen und Lasersteuerung:
    Mehrachsen EtherCAT®-Controller >> SPiiPlusES
    EtherCAT®-Antriebsmodul >> UDMnt
  • Laser-Steuerungsmodul für die direkte Steuerung der Laserquelle mit Synchronisierung zum Bewegungspfad >> LCM
  • Hexapod-Controller mit EtherCAT® bietet Konnektivität zu jeder gängigen EtherCAT®-Plattform >> C-887.53x

Weitere Branchen und Anwendungen, die von dieser Bewegungslösung profitieren


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