L’importanza del corretto posizionamento nella foratura laser
Nelle applicazioni di foratura laser, dove alla rapidità si deve abbinare anche una precisione nanometrica, Physik Instrumente (PI) ha sviluppato una soluzione che permette il posizionamento rapido e preciso del raggio laser e del campione con un’unica strategia di controllo. La gamma di controllori ACS e di azionamenti piezoelettrici di PI, oltre a specifiche opzioni di controllo del laser, migliorano quindi la produttività e la precisione dell’intero processo di foratura.
Physik Instrumente (PI) offre una soluzione specifica per il settore della foratura laser in grado di lavorare rapidamente e allo stesso tempo con una precisione nanometrica, il tutto gestito da controllori EtherCAT, che ne semplificano l’utilizzo ed eliminano la necessità di un complesso coordinamento degli elementi del sistema di controllo.
Che si tratti della produzione di ugelli per l’iniezione di carburante, di fori di raffreddamento per componenti aerospaziali o di microfori nei circuiti stampati (PCB), la foratura laser trova largo impiego nelle più svariate applicazioni. Un fattore chiave è sicuramente la miniaturizzazione: le macchine di foratura laser devono essere in grado di raggiungere precisioni sempre più elevate, fino all’ordine del submicron. Il principio di PI è quello di proporre un sistema XY a lunga corsa per il posizionamento del campione, al quale viene montato in verticale un asse Z, altamente dinamico, per la messa a fuoco del laser. La gamma di controllori ACS e di azionamenti piezoelettrici di PI, oltre a specifiche opzioni di controllo del laser, migliorano la produttività e la precisione del processo. Entrambi sono essenziali per la realizzazione di fori profondi, con elevati rapporti d’aspetto e per il controllo delle zone termicamente alterate (HAZ).
Posizionamento preciso
Per il movimento e il posizionamento preciso dei campioni sotto il laser, PI offre sistemi di movimentazione ibridi e modulari, una combinazione di assi XY motorizzati e piezoelettrici. Gli assi di movimento lineari di precisione servoazionati con vite a sfera o ad azionamento diretto offrono lunghe corse, mentre i posizionatori piezoelettrici ad alta rigidità sono in grado di gestire regolazioni sottili e precise. Questi sistemi operano con una precisione nanometrica e sono in grado di muovere i campioni in modo preciso per creare geometrie complesse, come ad esempio forme con vincoli specifici.
Il passo e l’assestamento avvengono in pochi millisecondi, mentre il feedback dell’encoder lineare, con risoluzione nanometrica, consente la massima precisione. I posizionatori piezoelettrici sfruttano l’effetto piezo inverso; quando viene applicata una tensione, la ceramica piezoelettrica genera movimenti altamente dinamici nell’ordine dei nanometri, con una massima ripetibilità. Gli elementi piezo PICMA di PI Ceramic utilizzati a questo scopo non sono soggetti a usura e si posizionano con la stessa precisione della prima installazione, anche dopo miliardi di cicli.
Spostamento della messa a fuoco del laser
Per quanto riguarda invece la messa a fuoco del laser, in combinazione con l’asse a lunga corsa, PI offre il sistema PIFOC Voice Coil V-308, una soluzione altamente dinamica e guidata dalla bobina mobile, che raggiunge corse fino a 8 mm. Ciò consente di eseguire fori con grandi rapporti d’aspetto e bordi verticali, anche su campioni molto spessi. Il Mini Driver ACS coordina direttamente il movimento dell’asse Z e degli altri assi di posizionamento. Tutti gli azionamenti possono essere gestiti tramite il controllore in modalità closed-loop. Poiché il controllore ACS offre l’opzione di scripting G-code CNC, è possibile utilizzare un approccio di programmazione universale, oltre al potente linguaggio ACS nativo.
Inoltre, grazie alla configurazione EtherCAT, la progettazione e l’utilizzo dello stesso sono semplificati, mentre l’uso della linearizzazione digitale dinamica (DDL), un algoritmo di controllo piezoelettrico, migliora le prestazioni di tracciamento nelle applicazioni ad alta frequenza, ottimizzando la qualità del processo e la produttività.