Zollner Elektronik mit Hauptsitz im bayrischen Zandt benötigte im Rahmen eines neuen Projekts ein Lasersystem zum Bearbeiten von Kaptonfolien. Eine der wichtigsten Anforderungen dabei war die exakte Linsenposition in der fertigen Folie. Andere Aspekte, wie das Verhindern vonSchmauchbildung sowie das exakte Einhalten der Fertigungstoleranzen bei der Flexproduktion gehören beim Laserschneiden vonPolyimid-Folien zu den generellen Herausforderungen. Die Wahl der Bayern fiel dabei auf ein Produkt der LS Laser Systems, München, weil nicht nur die als schwierig geltende exakte Aufnahme der flexiblen Leiterplatten gut gelöst war, sondern auch das gesamte Konzept beim Verarbeiter Beifall fand. Im Anwendungsbeispiel werden dabei aus einem großen Gesamtnutzen

  • Schaltungen mit LED-Beleuchtungen für die Automobilindustrie vereinzelt und
  • vorher Befestigungsbohrungen für Optiken über den LED-Paaren gezielt geschnitten.

 

Sowohl die Bohrungen, als auch der Konturschnitt werden mit der Bildverarbeitung den aktuellen Gegebenheiten der Gesamtfolie beziehungsweise den LED-Positionen angepasst. Dabei werden für die Kontur Passermarken der Gesamtfolie und der einzelnen Streifen vermessen. Die Bohrungen für die später einzusetzenden Optiken werden über die exakte Lage der LED-Chips angepasst. Dazu ermittelt die Bildverarbeitung der LS-Maschine die exakte Position der beiden zusammengehörigen LEDs und berechnet aus den Koordinaten die optimale Position für die Befestigungsbohrungen der Optik.

Auf Granit gebaut und mit Vakuum gehalten

Um die geforderten Genauigkeiten einzuhalten, ist das Lasersystem auf Granit aufgebaut und mit einem Granitportal versehen. Die Folien selbst werden durch Vakuum festgehalten. Für jeden Typ gibt es eine spezielle Aufnahmeplatte, welche der Kontur und den geforderten Bohrungen angepasst ist. Diese sind in der Aufnahme frei gefräst und an eine Absaugung angeschlossen. Die Aufnahmeplatten sind auf einem Y-Tisch befestigt, der über Linearmotoren mit Glasmaßstab die vertikale Bewegung während des Schneidens realisiert. In der horizontalen Achse wird der Schneidkopf ebenfalls über einen Linearmotor mit Glasmaßstab, der an dem Portal befestigt ist, bewegt. Zusätzlich zu den Bewegungsachsen für die Schnittkonturen verfügt das System über eine Z-Achse, die das automatische Fokussieren des Laserstrahls auf verschiedene Aufnahmehöhen und Folienstärken erlaubt. Eine integrierte Kamera verarbeitet die Bilder, die durch eine spezielle Software ausgewertet werden. Die Schnittkonturen werden über CAD-Daten eingelesen und in laserbare Daten umgesetzt. Um optimale Schnitte zu erhalten ist das System mit einer Düse versehen, die koaxial zum Laserstrahl mit gereinigter Pressluft den Schnitt unterstützt. Die entstehenden Dämpfe werden über eine Absaugung aus dem Prozessraum entfernt und über Aktivkohlefilter gereinigt. Die Anwendersoftware erlaubt eine Menüführung über HTML. Dabei werden nach der Auswahl die zu lasernden Daten, die Prozessparameter und die Koordinaten der Passermarken aus Tabellen eingelesen und im Anwenderprogramm ausgewertet.

Zwei Prozessschritte zusammengefasst und Qualität erhöht

Durch die optimierte Positionierung der Bohrungen konnte die Lichtausbeute der Optiken deutlich verbessert werden. Außerdem verringert das Konturschneiden den Aufwand beim Bearbeiten der verschiedenen Konturen. Vor allem aber reduziert es den Kostenaufwand für Stanzwerkzeuge, die durch das Einbinden der CAD-Daten in die Schnittführung gänzlich überflüssig werden.

Bilder: LS Laser Systems
Kosteneffizienz
Laser zum Schneiden von Kapton

Der Einsatz eines Laserschneidsystems von LS Lasersystems für Polyimidfolie brachte im Anwendungsbeispiel eine nicht unerhebliche Kostenersparnis in der Produktion mit sich. Nachdem die Einhaltung der minimalen Fertigungstoleranzen durch eine ausgeklügelte Fixierung der Folien gewährleistet werden konnte, kann durch den erweiterten Bearbeitungsschritt Schneiden einer der folgendenProzessschritte – das Stanzen – entfallen.

Kontakt
LS Laser Systems, München, info@ls-laser-systems.com, Halle 04,Stand D08