m ein Drahtteil präzise zu schneiden, muss das Laserlicht genau auf den Punkt konzentriert werden, an dem es benötigt wird. Abgesehen von sehr großen Lasern wird dies hauptsächlich dadurch erreicht, dass das Licht mit einer Linse auf den Draht fokussiert wird. Das ist genau so, wie Sie Papier verbrennen würden, indem Sie die Sonnenstrahlen mit einer Lupe vergrößern. Um eine Linie zu brennen, müssten Sie die Linse relativ zum Papier bewegen.
Beim Abisolieren eines Drahtes ist es notwendig, rund um den Drahtumfang zu schneiden. Dies wird normalerweise durch einen Schnitt von gegenüberliegenden Seiten erreicht. Bei sehr dicken Drähten kann es notwendig sein, durch Drehen des Drahtes oder den Laserstrahl rundherum zu schneiden – aber bei dünneren Drähten (<5 mm / 0,2″ Durchmesser) reicht es aus, von zwei Seiten zu schneiden und die beiden Schnitte zu haben mitmachen.
Um den Draht von zwei Seiten abzuisolieren, wird das Licht von der Außenschicht stark absorbiert, bevor es vom Substrat reflektiert wird. Dies bildet einen stabilen selbstbegrenzenden Prozess ohne Beschädigung des Substrats.
Es gibt 3 Hauptmethoden, um den fokussierten Laserpunkt relativ zum Substrat zu bewegen:
- Fixieren Sie den Laserpunkt und bewegen Sie das Teil
- Bewegen Sie die Linse relativ zum Draht (bewegte Optik)
- Ändern Sie den Winkel des Lasers durch die Linse (Galvanometer-Scanner)
Die erste Methode ist einfach, hat aber den großen Nachteil, dass sich das Produkt bewegen muss. Bei größeren und längeren Kabeln ist dies eindeutig nicht möglich. Selbst bei kleineren Kabeln kann dies unerwünscht sein, da jede Bewegung des Teils zu einer verringerten Abisolierqualität führen kann.
Laserdüse fokussiert das Laserlicht auf den Draht
Zweiachsige Maschine mit zwei Laserdüsen
Das zweite Verfahren ist vielleicht das gebräuchlichste Verfahren, das bei der Herstellung eines Laser-Drahtabisolierers verwendet wird. Der Laserstrahl wird durch eine Reihe von Spiegeln auf eine Laser-„Düse“ gelenkt. Die Düse enthält eine Linse, die das Licht auf den Draht fokussiert.
Die Düse wird in einer oder zwei Achsen bewegt, um mit Draht quer zu schneiden, oder in einigen Fällen entlang (siehe unten). Um von zwei Seiten des Drahtes abzuisolieren, muss der Laserstrahl geteilt werden, um auf die 2 Düsen gerichtet zu werden.
Dies kann entweder erreicht werden, indem der Lichtdraht 50:50 auf einen teilreflektierenden Spiegel geteilt wird, oder indem ein Spiegel in den und aus dem Strahl „pendelt“, wobei der Draht nacheinander von einer Seite und dann von der anderen abisoliert wird.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass die Überlappung der beiden Laserstrahlen relativ stabil ist – obwohl es für eine zweiachsige Maschine schwierig sein kann, sie einzurichten.
Ein Nachteil ist, dass die relativ große Masse der Tische und Optiken die maximale Beschleunigung des Laserspots stark einschränkt – was die maximalen Geschwindigkeiten limitiert.
Andererseits ist es einfach, große Prozessbereiche zu erreichen, ohne die Laserpunktgröße zu beeinträchtigen.
Bei der dritten Methode wird ein Gerät namens Galvanometer-Scanner (oder kurz „Galvo“) verwendet, um den Strahl zu lenken. Ein Galvo ist ein Spiegel, der auf einem elektromagnetischen Galvanometer montiert ist. Ein durch die Galvospule geleiteter Strom bewirkt eine feste Ablenkung.
Der Laserspiegel kann mit hoher Genauigkeit und hoher Beschleunigung geneigt werden. Dadurch kann der Laserspot mit sehr hohen Geschwindigkeiten abgelenkt werden (> 100-fache der Moving-Optics-Methode).
Durch die Verwendung von zwei Galvos kann der Laserspot in zwei Achsen gerichtet werden. Um sicherzustellen, dass das Laserlicht unabhängig von der Position der Spiegel in derselben Ebene fokussiert wird, wird eine spezielle Linsenform verwendet, die als „F-Theta“-Linse bezeichnet wird.
Der Hauptgrund für die Verwendung dieses Verfahrens besteht darin, hohe Laserpunktgeschwindigkeiten zu erreichen, die erforderlich sind, wenn der Laserpunkt zum Brennen eines Bereichs der Isolierung verwendet werden soll (Bereichsablation – siehe unten).
Dieser entscheidende Vorteil wird auf Kosten des Arbeitsbereichs (für eine gegebene Laserpunktgröße) erreicht – obwohl ein sorgfältiges Design dies etwas abmildern kann. Beachten Sie, dass eine Hochgeschwindigkeitsbewegung des Laserpunkts auch wichtig ist, um Hitzeschäden am Teil zu minimieren.