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Manz亚智科技发布高端激光技术解决方案,助力轻量化终端消费性电子产品

2017-03-13
类别:业界动态
eye 421
文章创建人 拍明



涵盖“电子产品“、“太阳能”、“储能”三大策略领域及多项技术组合的全球高科技设备领导制造商Manz亚智科技,将于“2017慕尼黑上海光博会”发布其高端激光技术解决方案,助力国内领导制造业打造更加轻量化、高质量与更耐久的终端消费性电子产品、锂电池、电子装置以及元器件。Manz的高端激光焊接技术解决方案,全面整合了激光源与自动化、量测与检测、光学与加工工具,并囊括了五大技术板块,包括:高速热处理、焊接、钻孔、切割以及刻蚀技术工艺,可广泛应用于消费类电子产品、锂电池及太阳能光伏等生产领域。


据近期发布的一项市场调研报告显示,中国电子消费市场的年均复合增长率(GAGR)有望于2019年达到10%。为解决制造商们在传统焊接工艺中遇到的焊缝脆、易变形、生产效率低等难题,Manz推出的新型激光焊接技术,不仅能提高焊缝品质与工艺稳定性,降低生产成本,更能够有效实现多种材料的“无缝”焊接,成为传统焊接工艺的补充及扩展。


即便采用了激光工艺,通常焊接材质中的金属种类越多,形成的焊缝就越脆,因此无法脱离昂贵的激光焊接系统,必须采用高功率且通过高速运行才能达到理想的效果。然而,已经进入成熟期的Manz新型焊接工艺,则几乎完全避免了混合熔体,通过高频局部调制或“摇摆”光束,以单独光斑形成微米计的深度和宽度的焊缝,在重叠配置中完成激光焊接。该工艺不仅能灵活应用于双金属连接的焊接,还能灵活应用于高反光性的铜材料焊接,其形成的焊缝,具有极强的耐久性和稳定性,且无脆性金属间相,可有效降低焊接失效的比例。此外,每毫米焊缝长度的连接横截面为十分之几到一平方毫米,适用于超薄金属的焊接。


高端激光技术.png

图1: 采用Manz工艺形成的焊缝,具有极强的耐久性和稳定性,且无脆性金属间相,从而减少焊接失效的比例。


凭借先进的技术和多年的经验,Manz开发的新型激光焊接工艺能够以更低能耗实现更优异的焊接质量。其具体的效益包括:


· 降低成本:Manz新开发的高调频搭接焊法的激光源,功率输出仅为传统的20%。不仅适用于双金属的焊接,更适用于蓄电池组电池本身内部的关键接口。新工艺的处理速度在60-100mm/s之间,成本效益很高。同时,设备投资低,制造商能够以更低的成本实现更大的载流横截面。


· 提升质量:Manz新型焊接工艺可在确保焊接渗透深度精确到微米的同时,减少材料混合的状况。此外,为了满足工艺控制中的动力学要求而开发出的新型两轴扫描振镜系统,可轻松实现在高达4kHz下以摇摆频率连续运行,使得工艺更加稳定、精确和灵活。


· 提高设计弹性:Manz新型焊接工艺能有效解决焊缝孔隙,以及点焊任何纵横比和方形焊缝等技术难题。这种“灵敏”的焊接工艺不仅能很快协助制造商回收购置成本,也使得产品的设计更为多样、灵活。


· 加强焊接强度及耐久性:一般将铝和铜混合在一起后,会导致出现脆性金属间相,这将对于机械强度和耐热冲击性产生不良影响。为彻底理解这两种特性如何影响铝铜和铜铝焊缝,Manz开发组采用光学显微镜和能量弥散X射线谱(EDX)拍摄了焊缝的显微照片进行了评估。实验证明,采用Manz新型焊接工艺的焊缝,具有耐热冲击性,这使得终端商品在使用上具备更好的耐久性。


Manz的储能和电子装置及元器件用户采用了其新型激光焊接工艺后,产品的质量和使用效率都得到了显着的提升,尤其是用于锂电池的焊接。Manz集团电子装置及元器件事业部副总裁Marijan Brcina表示:“Manz完全有能力利用焊接技术应用于具备强大增长潜力的储能和电子装置及元器件市场,为制造商提供具备竞争性的激光技术及生产成本。此外,我们也正在探讨几个其他具有巨大发展潜力的项目,其应用范围将不仅局限于电池及手机装置,也将适用于如电容等的电子零部件。” 凭借创新的技术理念及长期的丰富经验,Manz新型激光焊接技术使得终端产品设计更为多样化,同时打造更轻量化及使用耐久性的终端装置。


关于MANZ集团

德国Manz 集团是一家卓越的全球化高科技设备制造商,专精于电子装置及零组件、太阳能电池及组件,以及锂离子电池生产设备整体解决方案。 Manz 集团在德国、中国、台湾、斯洛伐克、匈牙利及意大利皆设有生产据点,遍布全球的销售及服务网络能确保快速的回应客户并准时交付任务。

德国Manz Automation基本情况

德国Manz Automation AG是一家全球领先的高科技设备制造商,核心竞争力在于机械手臂、影像处理、激光技术、质量保证、电极印刷、化学湿制程,及控制驱动技术。放眼中国市场的日趋重要以及贴近客户的生产、营销与服务需求,Manz Automation AG于2008年正式收购亚智科技股份有限公司及亚智光电科技(苏州)有限公司,除了藉此完美弥补了其原有产品线不足之处,并能将德国的技术与本地供应商的成本进行优势互补。

 

二、亚智光电科技(苏州)有限公司基本情况

亚智科技股份有限公司于2004年在吴中经济开发区投资设立亚智光电科技(苏州)有限公司,专精于印刷电路板、平面显示器及触控式面板湿制程设备研发与制造,拥有深厚丰富的经验,以创新的研发设计、专业的生产技术、严谨的质量管理,以及精确的设备安装,提供客户整体性服务。

亚智光电科技(苏州)有限公司提供的湿制程设备特点为最大化效率和可靠性,能为印刷电路板、平面显示器与触控式面板产业之客户带来许多优势和利益。同时,充份提高生产质量与降低购置成本,是我们高水平研发与完整设计方案的显著特色。

公司位于吴中经济开发区南湖路123号,建筑总面积为8,816平方米,生产车间总面积为6,120平方米。目前员工总数约为370人,2010年的销售总额为人民币1.3亿元。


激光技术

激光是20世纪60年代的新光源。由于激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点而得到广泛应用。激光加工是激光应用最有发展前途的领域之一,现在已开发出20多种激光加工技术。

激光技术应用

激光加工技术

激光的空间控制性和时间控制性很好,对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大,特别适用于自动化加工。激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备,已成为企业实行适时生产的关键技术,为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。

热加工和冷加工均可应用在金属和非金属材料,进行切割,打孔,刻槽,标记等.热加工金属材料进行焊接,表面处理,生产合金,切割均极有利.冷加工则对光化学沉积,激光快速成形技术,激光刻蚀,掺染和氧化都很合适。

激光快速成型

用激光制造模型时用的材料是液态光敏树脂, 它在吸收了紫外波段的激光能量后便发生凝固, 变化成固体材料。把要制造的模型编成程序, 输入到计算机。激光器输出来的激光束由计算机控制光路系统,使它在模型材料上扫描刻划, 在激光束所到之处, 原先是液态的材料凝固起来。激光束在计算机的指挥下作完扫描刻划, 将光敏聚合材料逐层固化,精确堆积成样件,造出模型。所以, 用这个办法制造模型, 速度快, 造出来的模型又精致。该技术已在航空航天、电子、汽车等工业领域得到广泛应用。

激光切割

激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中,可大大减少加工时间,降低加工成本,提高工件质量。脉冲激光适用于金属材料,连续激光适用于非金属材料,后者是激光切割技术的重要应用领域。但激光在工业领域中的应用是有局限和缺点的,比如用激光来切割食物和胶合板就不成功,食物被切开的同时也被灼烧了,而切割胶合板在经济上还远不合化算。

随着激光产业的飞速发展,相关的激光技术与激光产品也日趋成熟。在激光切割机领域。呈现出YAG固体激光切割机、CO2激光切割机双足鼎力,光纤激光切割机后来居上的局势。

YAG固体激光切割机具有价格低、稳定性好的特点,但能量效率低一般<3%。产品的输出功率大多在600W以下,由于输出能量小,主要用于打孔和点焊及薄板的切割。它的绿色的激光束可在脉冲或连续波的情况下应用,具有波长短、聚光性好适于精密加工特别是在脉冲下进行孔加工最为有效,也可用于切削、焊接和光刻等。YAG固体激光切割机激光器的波长不易被非金属吸收,故不能切割非金属材料,且YAG固体激光切割机需要解决的是提高电源的稳定性和寿命,即要研制大容量、长寿命的光泵激励光源,如采用半导体光泵可使能量效率大幅度地增长。

CO2激光切割机,可以稳定切割20mm以内的碳钢,10mm以内的不锈钢,8mm以下的铝合金。CO2激光器的波长为10.6um,比较容易被非金属吸收,可以高质量地切割木材、亚克力、PP、有机玻璃等非金属材料,但是CO2激光的光电转化率只有10%左右。CO2激光切割机在光束出口处装有喷吹氧气、压缩空气或惰性气体N2的喷嘴,用以提高切割速度和切口的平整光洁。为了提高电源的稳定性和寿命,对于CO2气体激光要解决大功率激光器的放电稳定性。根据国际安全标准,激光危害等级分4级,CO2激光属于危害最小的一级。

光纤激光切割机由于它可以通过光纤传输,柔性化程度空前提高,故障点少,维护方便,速度奇快,所以在切割4mm以内薄板时光纤切割机有着很大的优势,;但是受固体激光波长的影响它在切割厚板时质量较差。光纤激光器激光切割机的波长为1.06um,不易被非金属吸收,故不能切割非金属材料。光纤激光的光电转化率高达25%以上,在电费消耗、配套冷却系统等方面光纤激光的优势相当明显。根据国际安全标准,激光危害等级分4级,光纤激光由于波长短对人体由于是眼睛的伤害大,属于危害最大的一级,出于安全考虑,光纤激光加工需要全封闭的环境。光纤激光切割机作为一种新兴的激光技术,普及程度远远不如CO2激光切割机。[1] 

激光焊接

激光束照射在材料上, 会把它加热至融熔, 使对接在一起的组件接合在一起, 即是焊接。激光焊接,用比切割金属时功率较小的激光束,使材料熔化而不使其气化,在冷却后成为一块连续的固体结构。激光焊接技术具有溶池净化效应,能纯净焊缝金属,适用于相同和不同金属材料间的焊接。由于激光能量密度高,对高熔点、高反射率、高导热率和物理特性相差很大的金属焊接特别有利。因为用激光焊接是不需要任何焊料的,所以排除了焊接组件受污染的可能; 其次, 激光束可被光学系统聚成直径很细的光束, 换言之, 激光可以作成非常精细的 焊枪, 做精密焊接工作;还有激光焊接与组件不会直接接触, 亦即这是非接触式的焊接, 因而材料质地脆弱也不打紧, 还可以对远离我们身边的组件作焊接, 也可以把放置在真空室内的组件焊接起来。因为激光焊接有这些特点, 所以它在微电子工业中尤其受欢迎。

激光雕刻

用激光雕刻刀作雕刻, 比用普通雕刻刀更方便, 更迅速。用普通雕刻刀在坚硬的材料上, 比如在花冈巖、钢板上作雕刻, 或者是在一些比较柔软的材料, 比如皮革上作雕刻, 就比较吃力, 刻一幅图案要花比较长的时间。如果使用激光雕刻则不同, 因为它是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射,使表层材料气化或发生颜色变化的化学反应,从而留下永久性标记的一种雕刻方法。它根本就没有和材料接触, 材料硬或者柔软, 并不妨碍 雕刻 的速度。所以激光雕刻技术是激光加工最大的应用领域之一。 用这种雕刻刀作雕刻不管在坚硬的材料, 或者是在柔软的材料上雕刻, 刻划的速度一样。倘若与计算机相配合, 控制激光束移动, 雕刻工作还可以自动化。把要雕刻的图案放在光电扫描仪上, 扫描仪输出的讯号经过计算机处理后, 用来控制激光束的动作, 就可以自动地在木板上, 玻璃上, 皮革上按照我们的图样雕刻出来。同时, 聚焦起来的激光束很细, 相当于非常灵巧的雕刻刀, 雕刻的线条细, 图案上的细节也能够给雕刻出来。激光雕刻可以打出各种文字、符号和图案等,字符大小可以从毫米到微米量级,这对产品的防伪有特殊的意义。激光雕刻巳发展至可实现亚微米雕刻,已广泛用于微电子工业和生物工程。

激光打孔

在组件上开个小孔是件很常见的事。但是, 如果要求在坚硬的材料上, 例如在硬质合金上打大量0.1毫米到几微米直径的小孔。用普通的机械加工工具恐怕是不容易办到, 即使能够做到, 加工成本也会很高。 激光有很好的同调性, 用光学系统可以把它聚焦成直径很微少的光点(小于一微米), 这相当于用来鉆孔的 微型鉆头。其次, 激光的亮度很高, 在聚焦的焦点上的激光能量密度(平均每平方米面积上的能量)会很高, 普通一台激光器输出的激光, 产生的能量就可以高达109 焦耳/厘米2, 足以让材料熔化并气化, 在材料上留下一个小孔, 就像是鉆头鉆出来的。但是,激光鉆出的孔是圆锥形的,而不是机械鉆孔的圆柱形,这在有些地方是很不方便的。

激光蚀刻

激光蚀刻技术比传统的化学蚀刻技术工艺简单、可大幅度降低生产成本,可加工0.125~1微米宽的线,非常适合于超大规模集成电路的制造。

激光手术

激光能产生高能量﹑聚焦精确的单色光﹐具有一定的穿透力﹐作用于人体组织时能在局部产生高热量。激光手术就是利用激光的这一特点﹐去除或破坏目标组织﹐达到治疗的目的。主要包括激光切割和激光换肤。

激光武器

激光武器有它的独特性,令它被广泛应用于防空,反坦克,轰炸机自卫等军事用途.激光之所以能成为威力强大的武器,是因为它有三个层次的破坏能力:

1.烧蚀效应 跟激光热加工原理一样,当高能激光束射到目标时,激光的能量会被目标的材料吸收,转化为热能.这些热能足以令目标部分或完全穿孔,断裂,熔化,蒸发,甚至产生爆炸.

2.激波效应 如目标材料被气化,目标材料会在极短时间内产生反冲作用,形成压缩波使材料表面层裂碎开,碎片向外飞时造成进一步破坏.

3.辐射效应 目标材料气化的同时会形成等离子体云,能产生辐射紫外线及X光线,使目标内部的电子零件被破坏。

激光能源

激光还可应用于核能发电上。世界上建成的核发电站使用的核燃料是铀, 使用氚核燃料的研究尚未成功。从研究所得, 氚核燃料比铀核燃料更加 耐烧, 1公斤氚核燃料燃烧产生的能量比铀核燃料高3倍多。更有吸引力的是氚核燃料在地球上的贮量大。1公斤海水中含有0.03克氚, 地球上的海洋中就装有1021 公斤海水;或者说, 地球的海洋中就贮藏有1017 公斤氚, 把它开发出来做燃料, 就相当于给我们提供了10万亿亿(1017) 吨煤, 足够人类用上几亿年, 既然氚核燃料这么好.为甚么还不用? 问题就在于把它点火燃烧不是一件容易做到的事。划一根火柴燃烧的温度就可以把纸片, 汽油点著火, 要让这种核燃料著火, 则需要亿度的高温。激光是较有可能达到这个点火温度的技术。

服装运用

成衣激光绣花

超过三分之二的纺织服装面料可利用激光来制作各种数码图案。传统的纺织面料制作工艺需要后期的磨花、烫花、压花等加工处理,而激光烧花在此方面具有制作 方便、快捷、图案变换灵活、图像清晰、立体感强、能够充分表现各种面料的本色质感,以及历久常新等优势。如果结合镂空工艺更是画龙点睛,相得益彰。

服装面料及成衣激光绣花适合:纺织面料后整理加工厂、面料深加工厂、成衣服装厂、面辅料及来料加工企业。

牛仔影像喷花

通过数控的激光照射,汽化牛仔布料表面的染料,从而在各种牛仔面料上制作出不会退色的影像图案、渐变花形、猫须磨砂等效果,为牛仔时尚又增添了新的靓点。

牛仔喷花激光加工是一项新兴的、有丰厚加工利润和市场空间的加工项目,极适合牛仔服装厂、水洗厂、加工型等企业和个人进行牛仔系列产品的增值深加工。

皮革面料标花

激光技术在制鞋及皮革行业中的应用也非常广泛。激光的优势在于可以在各种皮革面料上快速雕刻和镂空出各式图案,而且操作方面灵活,同时不会使皮革表面 产生任何形变,以体现出皮革本身的颜色与质感。它更具有雕刻精度高、镂空无毛边、任意选形等多种优势,适合鞋面、鞋材、皮具、手袋、箱包、皮服等加工生产 厂家的需要。

激光雕刻是指将激光设备连接激光雕刻软件,图稿输入自动雕刻的作业方式。激光雕刻是激光加工领域技术最成熟,应用最广泛的技术。利用这种技术,任 何复杂图形都能雕刻。可以进行镂空雕刻和不穿透的盲槽雕刻,从而雕刻出深浅不一、质感不同、具有层次感和过渡颜色效果的各种神奇图案。凭借这些优势,激光 雕刻迎合了国际服装加工的新潮流。

贴布绣切割

电脑绣花工艺中,有两个步骤很重要,即贴布绣前的切割和绣花后下料的切割。在传统的加工工艺中,绣前切割采用的刀模加工方式的缺陷在于,容易产生织物须 边,且加工精度受刀模限制,异性图形难以加工,刀模的制作周期常,成本高,因此制约了贴布绣花的发展。而绣后下料切割,大多采用的是热切加工方式,该方式 又有切边缝隙大、边缘发黄发硬、难以对位等缺点。异性图形依靠人工手剪,更是容易散边,产生废品,所以急需有一种先进的加工方式来取代这两种旧的加工方 式。

激光加工虽然也属于热加工方式,但由于激光高度的聚焦性,照射光斑纤细,热扩散区小,因此极适合对纺织纤维面料的切割。具体表现在加工面料范围广泛、切 口平滑无飞边、自动收口、无变形、图形可通过计算机随意设计和输出、无需刀模等等。这使得激光加工成为业内公认的替代方式。

商标激光打标

激光打标具有打标精度高,速度快,打标清晰,可在硬、软、脆产品的平面、弧面和飞行物上打印各种文字、符号、图案的特点。激光打标兼容了激光切割、雕刻的 各种优点,可在金属及有机聚合物薄片上精密加工,加工尺寸小的复杂图案。打印标记具有永不磨损的防伪性能,可专门制作布标、皮标、金属标、打印图案复杂精 细的各种司徽和LOGO,是品牌服装服饰物加工的最佳选择。

长期以来,商标的切边、刺绣图案的切边以及刺绣图案中的打孔拼花都存在一个对位问题。精确而高效的切割,是业界共同的期待。现有的自动视觉追踪切割系统 在传统的人工对位切割的基础上前进了一大步,能够分局对位点来自动定位切割。但对于纺织产品的随机变形不能自动纠正,因此会产生大量的废品。行业内已 有企业成功开发出自动识别寻边切割系统,能够依据所织商标图形的边缘,自动生成切割路径,并准确地利用激光沿边切割。还能够自动定位,对刺绣图形中的图案 进行切割打孔,从而根本解决了对位问题。



责任编辑:Davia

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