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Precession Elephant 1Precession Elephant 2

8-Achsen-Scankopf zum hochpräzisen Bohren und Schneiden

Precession Elephant 1Precession Elephant 2

8-Achsen-Scankopf zum hochpräzisen Bohren und Schneiden

Precession Elephant 1Precession Elephant 2

8-Achsen-Scankopf zum hochpräzisen Bohren und Schneiden

Precession ElephantPrecession Elephant 2

Der Precession Elephant und der Precession Elephant 2 sind die weltweit führenden praxiserprobten Scanköpfe für hochpräzises Laserbohren, Schneiden und Mikrobearbeitung in höchster Qualität und sind speziell für Applikationen in der Massenfertigung konzipiert. 

Die neue Version Precession Elephant 2 bietet zusätzliche Funktionen, vor allem im Bereich der Prozess-Steuerung und -Überwachung. Die Precession Elephant Scanköpfe lassen sich mit allen Ultrakurzpuls-Laserquellen nutzen, die heute auf dem Markt verfügbar sind.

Kurzbeschreibung

Industrieerprobte Scanköpfe mit 5 bis 8 Achsen für Bohr- und Schneidanwendungen höchster Präzision

Anwendungsbeispiele

  • Präzisionsbohren von Bohrlöchern mit kundenspezifischen, exakt reproduzierbaren Bohrgeometrien und Flankenwinkeln
  • Anspruchsvolle Schneidanwendungen mit präziser Kontrolle über die Winkel der Schneidflanken

Typische Prozessparameter:

  • Materialstärke:
0,02 - 1,5 mm
  • Prozesszeit für Mikrobohrungen:
0,5 Sek.
  • Lochdurchmesser:
25 - 700 µm
  • Negative Konuswinkel:
> 16 °
  • Tiefen-/Durchmesserverhältnis:
> 12:1
  • Durchmesser-Wiederholgenauigkeit:
< 0,25 % Varianz
  • Genauigkeit des Bohrungsdurchmessers:
< 0,2 µm
  • Rundheit der Bohrung:
> 95 %
  • Positionsgenauigkeit der Bohrung:
< 1 µm
  • Qualität der Wandungsoberfläche:
Ra < 0,1 µm
ARGES Precession Elephant Front- Seitenansicht

Videos

 

Funktionsweise

Zum Präzessionsscannen

Präzessions-Scanköpfe erlauben neben der Positionierung des Laserstrahls zusätzlich das freie Einstellen des Strahl-Einfallswinkels an jedem Punkt des Werkstücks. Für einen Bohrprozess wird der Einfallswinkel auch als Präzessionswinkel bezeichnet. Beim Präzessionslaserbohren kann die Neigung der inneren Lochflanken, der sogenannte Konuswinkel, nur mit einem Präzessions-Scankopf auf zuverlässige und reproduzierbare Weise erzeugt werden. Auch die Herstellung von definierten Flankenwinkeln beim Laserschneiden oder bei der Lasermikrobearbeitung erfordert die Verwendung von Präzessionsköpfen.

Über den Precession Elephant und den Precession Elephant 2

Die Precession Elephant Scanköpfe sind weltweit die ersten und auch die am häufigsten verwendeten Laser-Scanköpfe, die eine Präzessionsbewegung des Laserstrahls einsetzen. Die Köpfe sind für hochpräzises Laserbohren, Schneiden und Applikationen in der Mikrobearbeitung konzipiert und gebaut. Sie werden in Produktionsstätten auf der ganzen Welt im 24/7 Einsatz verwendet.
Die Precession Elephant Scanköpfe bieten ein Höchstmaß an Flexibilität für die Produktion von innovativen Bohrloch- und Flanken-Geometrien mit unterschiedlichen Konizitäten, Kegelwinkeln und Formen. Mit den Scanköpfen können perfekt runde, elliptische oder kundenspezifisch geformte Mikrolöcher und Schneidkanten erstellt werden. Der Precession Elephant 2 steht für ultraviolette, grüne und zwei infrarote Wellenlängen mit jeweils zwei verschiedenen Brennweiten zur Verfügung.
Die Scanköpfe können mit allen verfügbaren Ultrakurzpulslaserquellen auf dem Markt verwendet werden. Darüber hinaus ermöglicht der neue Precession Elephant 2, den Laserbearbeitungsprozess und den Laserstrahl während der Produktion detailliert zu überwachen. Der Scankopf bietet eine verbesserte Partikelabsaugung, die Steuerung der Strahlabschwächung und zusätzliche Funktionen für anspruchsvolle Applikationen in der Massenproduktion. Verschiedene Optionen, wie beispielsweise Justagetools für die Einstellung und Kalibrierung der Polarisation, vereinfachen den Installations- und Einrichtungsprozess. Dadurch werden die Stillstandszeiten für den Endanwender auf ein Minimum reduziert.

Für die Precession Elephant Scanköpfe bietet ARGES:

  • Laser-spezifische Anpassung der Scanköpfe
  • Subsysteme mit abgestimmten Laser und Strahlengang
  • Kundenspezifische Software-Erweiterungen
  • Laserprozessentwicklung
  • Herstellung von Mustern und Kleinserien

Gerne stehen wir für weitere Fragen zur Verfügung.

Prozessgas-Steuerung

Prozessgas-Steuerung für höchste Bearbeitungsqualität

Um bestmögliche Ergebnisse in der Lasermaterialbearbeitung zu erzielen, werden häufig Prozessgase, wie etwa Stickstoff oder Helium, eingesetzt.

Bei der Verwendung von Prozessgasen ist jedoch nicht nur die Wahl des passenden Schutzgases von Bedeutung, sondern auch der strömungstechnische Aspekt, der Bearbeitungsqualität und Prozesszeit maßgeblich beeinflussen kann.

Die Bohrdüse des Precession Elephant 2 ist für eine exakte Prozessgas-Steuerung ausgelegt und somit neben Systemaufbau und Konfiguration ein wichtiger Bestandteil, um optimale Bearbeitungsergebnisse in der Lasermikrobearbeitung zu erreichen.

Das Schutzgas strömt durch einen Kanal in der Bohrdüse gezielt auf das Werkstück. Durch die Kompression des Schutzgases liegt der Druck beim Austritt aus der Düsenöffnung deutlich über dem Umgebungsdruck. Dieses unterexpandierte Strömungsverhalten zeigt sich durch die Ausbildung einer Kompressionsstruktur, die der Form geschliffener Diamanten ähnelt und zur Entstehung sogenannter Mach-Scheiben führt.

Innerhalb einer Mach-Scheibe ergibt sich eine erhöhte Prozessgasdichte, die einen verbesserten Ablationsprozess in der Lasermaterialbearbeitung ermöglicht.

Durch eine gezielte Steuerung des Prozessgasdrucks kann die genaue Position der entstandenen Mach-Scheiben an den jeweiligen Arbeitsabstand zwischen Düse und Werkstück angepasst und der Bearbeitungsprozess spezifisch für jeden Systemaufbau optimiert werden.

Die exakt auf die Applikation abgestimmte Prozessgas-Steuerung ist ein wesentliches Detail bei der Erzielung höchster Bearbeitungsqualitäten in der Lasermikrobearbeitung. 

Spezifikationen

TECHNISCHE DATEN PRECESSION ELEPHANT 2 PRECESSION ELEPHANT
Anzahl der Achsen 8 Achsen: 5 Achsen:
XYZ-Koordinaten XYZ-Koordinaten
Zwei Strahlneigungswinkel Zwei Strahlneigungswinkel
Zwei Polarisationsparameter
Ein Strahlabschwächungswert
Laserwellenlänge 343-355 nm (Ultraviolett)
515 bis 532 nm (grün) 515 bis 532 nm (grün)
1020 bis 1080 nm (nahes Infrarot) 1020 bis 1080 nm (nahes Infrarot)
1500 bis 2100 nm (Infrarot) 1500 bis 2100 nm (Infrarot)
Laserpulsenergie 300 µJ 100 µJ
Mittlere Leistung 100 W 40 W
Pulslänge 250 fs bis 20 ps 500 fs bis 10 ps
Anpassung der Spotgeometrie und Strahlkaustik Manuell oder motorisiert Manuell
Brennweite des Objektivs 60 mm oder 120 mm, zweite Generation 60 mm oder 120 mm
Fokusdurchmesser 10 bis 30 µm 20 bis 40 µm
Polarisation im Fokus Zirkular oder elliptisch, mit Option elektrisch ansteuerbar Zirkular, manuell justierbar
Z-Hub +/- 1mm elektrisch, +/- 2 mm manuell +/- 1mm elektrisch, +/- 2 mm manuell
Maximale mechanische Z-Geschwindigkeit 500 mm/s 200 mm/s
Theoretische Z-Hub-Auflösung 30 nm 30 nm
Apertur 26 mm 21 mm
Präzessionsfrequenz 200 - 600 Hz (12 000 - 36 000 U/min), abhängig vom Anstellwinkel 200 Hz (12 000 U/min)
Max. Präzessionswinkel (voller Konuswinkel) 18° 14°
Feldgröße 0,8 mm bis 3,0 mm, je nach Düse 0,8 mm bis 2,0 mm, je nach Düse
Wiederholgenauigkeit des Bohrdurchmessers < 0.2 µm < 0.25 µm
Schrittweiteneinstellung des Bohrdurchmessers 0,015 µm 0,1 µm
Kühlung Wasser Wasser
Spülgas (Scankopf/Objektiv) Luft oder Stickstoff Luft oder Stickstoff
Prozessgas Luft, Stickstoff oder Schutzgas Luft, Stickstoff oder Schutzgas
Prozessgasdruck typ. 4 bar, düsenabhängig typ. 4 bar, düsenabhängig
OPTIONEN ZUR PROZESSKONTROLLE
 Kundenspezifische Saugdüsen für integrierte Partikelabsaugung mit externer DruckregelungKundenspezifische Saugdüsen für integrierte Partikelabsaugung
 Im Strahlengang integriertes Kameramodul mit Werkstückbeleuchtung
 Polarisationssteuerung für schärfste Kanten über den gesamten Bohrungs-Umfang
 High-Speed-Strahl-Stopp für konsistente Kantenergebnisse auf der Austrittseite
 Energiemonitor für Langzeitprozessstabilität
 Optischer Strahlabschwächer
 Konfokaler Detektor
 Plasma-Emissions-Sensor
Sensor zur Einzelpulsenergie-Messung
Strahlpositions- und Strahlprofil-Monitor
INSTALLATIONSOPTIONEN
2 Kameras zur Strahljustage
Strahlpositions- und Strahlprofil-Monitor
Automatische Kalibrierung der Strahlposition und Richtung
Sicherheits-Shutter
INTEGRATIONSMÖGLICHKEITEN
Erhältlich als Scankopf Erhältlich als Scankopf
Erhältlich als auf spezifisches Lasermodell abgestimmter Scankopf Erhältlich als auf spezifisches Lasermodell abgestimmter Scankopf
Erhältlich als Subsystem:
abgestimmte Kombination aus Scankopf, Laser und Strahlengang
Erhältlich als Subsystem: 
abgestimmte Kombination aus Scankopf, Laser und Strahlengang
Stationäre oder verfahrbare Montage Stationäre oder verfahrbare Montage
XY-Tischansteuerung
Strahlweichenansteuerung
Ansteuerung externer akusto- und elektro-optischer Modulatoren
STEUERUNGSSMÖGLICHKEITEN
Bedienoberfläche InScript® V3 mit Precession Drill Knoten InScript® V2 mit Spiro3D Knoten
Netzwerk Controller-Lib über TCP/IP Controller-Lib über TCP/IP
SPS Profibus, EtherCAT, 24V Profibus, EtherCAT, 24V
Systemsteuerung System Controller ASC-2 System Controller ASC-2
Eingänge (ASC-2) RS232, CAN/CANopen, Ethernet (TCP/IP), Profibus, EtherCAT, digitale Eingänge (TTL bis 24V) RS232, CAN/CANopen, Ethernet (TCP/IP), Profibus, EtherCAT, digitale Eingänge (TTL bis 24V)
Ausgänge (ASC-2) RS232, CAN/CANopen, Ethernet (TCP/IP), Profibus, EtherCAT, analoge Ausgänge (0-10V), digitale Ausgänge (TTL bis 24V) RS232, CAN/CANopen, Ethernet (TCP/IP), Profibus, EtherCAT, analoge Ausgänge (0-10V), digitale Ausgänge (TTL bis 24V)