Compact plasma integration for production lines

PiezoBrush PZ3-i

Die kompakte Plasmaintegration als Industriestandard der Zukunft

Das Kaltplasma-Gerät PiezoBrush PZ3-i ist für die Integration in neue und bestehende Fertigungsanlagen vorgesehen und daher kompakt, sicher und effizient konzipiert. Besonders für die Vorbehandlung von Oberflächen vor nachfolgenden Prozessen wie Kleben, Drucken und Laminieren ist derPiezoBrush PZ3-i hervorragend geeignet und sichert so Prozess- und Produktqualität gleichermaßen.

Besonders zeichnet sich der PiezoBrush PZ3-i durch seine extreme Leistungseffizienz aus. Aufgrund seiner einzigartig kompakten und robusten Bauform kann der PiezoBrush PZ3-i schnell und leicht in Produktionslinien sowie teil- bis vollautomatisierte Anlagen integriert werden. Zudem ist eine umfassende Prozesskontrolle bei automatisierten Produktionsabläufen möglich, die die Rückverfolgbarkeit (engl. Traceability) gewährleistet. Das Gerät ist darüber hinaus intuitiv zu bedienen und werkzeugfrei zu warten.

Die kompakten Plasmaintegration piezobrush® PZ3-i
PiezoBrush PZ3-i mit Modul Nadel
PiezoBrush PZ3-i Anreihlösung mit verschiedenen Modulen

Anwendungsgebiet

  • Inkjet-, Kennzeichnungs- und Tampondruck
  • Klebeprozesse mit Epoxid, Polyurethan und Cyanacrylate etc.
  • Verguss- und Dosiertechnik
  • Füge- und Montagetechnik
  • Labor- und Medizintechnik
  • Verpackungstechnik
  • Mikrobiologie, Mikrofluid- und Lebensmitteltechnik

Einsatzmöglichkeiten

  • Aktivieren von Oberflächen verschiedenster Grundwerkstoffe
  • Optimierung von Klebe-, Druck- und Laminierungsprozessen
  • Oberflächenbehandlung von Kunststoffen, Gläsern, Keramiken, Metallen, Verbundwerkstoffen und Naturmaterialien
  • Gezielte Verbesserung der Benetzbarkeit unterschiedlichster Oberflächen
  • Feinstreinigung von Oberflächen
  • Alternative zu chemischen Primern, Beflammungsprozessen und mechanischem Anrauen

Anwendungsbeispiel

Abbildung 2: Anordnung der Komponenten

Plasma-Vorbehandlung beim Kennzeichnungsdruck

Ein führendes Unternehmen in Entwicklung, Produktion und Vertrieb von Werkzeuglösungen für die Oberflächenbearbeitung, setzt den neuen piezobrush® PZ3-i in Verbindung mit dem KEYENCE MK-G1000SA Continuous-Inkjet-Drucker ein um PTFE-Gewebe sicher und effektiv zu kennzeichnen.

PiezoBrush PZ3-i im Online Shop bestellen

Technische Daten PiezoBrush PZ3-i

  • Elektrischer Anschluss: 24 V DC
  • Leistungsaufnahme: max. 18 W
  • Gewicht: 370 g
  • Ausführung: Integrationseinheit mit Gasanschluss
  • Plasmatemperatur: < 50 °C
  • Typische Behandlungsgeschwindigkeiten:
    • Feinstreinigung: 1 – 15 mm/s
    • Klebeprozesse: 10 – 150 mm/s
    • Druckprozesse: 100 – 1500 mm/s
  • Typischer Behandlungsabstand: 2 – 10 mm
  • Typische Behandlungsbreite: 5 – 29 mm

Modularität

Mit einer durchschnittlichen Behandlungsbreite von 5 – 29 mm (CDA) ist der PiezoBrush PZ3-i sehr gut für die Vorbehandlung von Klebenuten oder für den Kennzeichnungsdruck auf niederenergetischen Materialien geeignet. Mit anderen Prozessgasen wie z. B. Stickstoff sind allerdings sogar Behandlungsbreiten von bis zu 50 mm möglich. Für viele Anwendungen sind jedoch noch größere Behandlungsbreiten erforderlich. Durch die modulare Bauweise ist eine Aneinanderreihung der Einzelgeräte jederzeit sehr einfach möglich, sodass auch größere Behandlungsbreiten individuell an die Anwendung angepasst werden können.

piezobrush® PZ3-i Aneinanderreihung

Wechselmodule

Unterschiedliche Oberflächen müssen mit dem jeweils passenden Zubehör aktiviert werden, um am Ende ein gutes Ergebnis zu erzielen. Wir bieten Ihnen für die Plasmaintegration PiezoBrush PZ3-i derzeit fünf verschiedene Wechselmodule an. Die PDD® Technologie, mit der das kalte Plasma im PiezoBrush PZ3-i erzeugt wird, basiert auf der Entladung hoher elektrischer Felder. Daher ist bei der Wahl der Module die elektrische Leitfähigkeit des zu behandelnden Bauteils von entscheidender Bedeutung.

Modules

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Anschlussleitungen für den PiezoBrush PZ3-i

Dieses optionale Zubehörset für den PiezoBrush PZ3-i besteht aus einer Anschlussleitung DC, einer Anschlussleitung Kommunikation und einem Gasschlauch. Die Länge beträgt jeweils 10 m. Das Zubehörset ist im Onlineshop erhältlich.

Anschlussleitungen
Anschlussleitungen piezobrush PZ3-i

Vorteile

  • Wartungsfreundlichkeit: werkzeugloser Modulwechsel, grundsätzlich selten Wartung nötig
  • Modularität: je nach Einsatzzweck und Substratmaterial abgestimmte Module, Anreihung mehrerer Geräte möglich
  • Kommunikation und Prozesssicherheit: Überwachung durch Plasma OK Signal, ob Modul in zulässigem Betriebspunkt ist; extrem geringer Temperatureintrag auf die Werkstoffe (keine thermische Überbehandlung der Substrate möglich); Digital I/O-Signal; LED-Statusanzeige; niedrige Strömungsgeschwindigkeiten für temperaturempfindliche Materialien und leichte Bauteile; optional: BUS-Kommunikation verfügbar (Modulhistorie ist auslesbar)
  • Arbeitssicherheit: Berührsicherheit (keine Lichtschranke oder mechanische Einhausung benötigt), generell keine persönliche Schutzausrüstung (PSA) notwendig, sehr geringe Stickoxide
  • Integration: Energieversorgung durch Niederspannung (24 V), geringes Gewicht ermöglicht günstige Robotereinheiten, einfach zu integrieren, kompakte Bauweise (Trennbarkeit von Modulträger und Treibereinheit), auch für kleinen Bauraum geeignet, einfach umzusetzende Hardwareschnittstellen
  • Umweltfreundlichkeit: Energieeffizienz (max. 18 W), sehr niedriger Verbrauch von Prozessgasen (10 l/min), sehr umweltschädliche Prozesse wie chemischer Primer oder Beflammungsprozesse werden ersetzt
  • Sehr gutes Preis-Leistungsverhältnis: geringe Betriebskosten, kundenfreundliche Anschaffungskosten
  • Niederschwellige Prozessvalidierung durch Kompatibilität mit Handgerät: identische Kernkomponenten und Leistungsklasse

FAQ

Welche Behandlungsbreiten erreicht man typischerweise?
Die Behandlungsbreite ist vom eingesetzten Prozessgas abhängig. Bei der Verwendung von Druckluft wird je nach Modul eine mittlere Behandlungsbreite von 2 – 29 mm erreicht. Bei Stickstoff sind Behandlungsbreiten bis 50 mm möglich. Durch die Anordnung mehrerer Geräte sind auch größere Behandlungsbreiten möglich.
Wie hoch sollte die Absaugleistung (in m³/h) sein?
Der empfohlene Gasdurchfluss durch das Gerät liegt bei 8 – 20 sl/min. Die Absaugleistung sollte in etwa das Zehnfache des gesamten Gasflusses betragen. Damit sollte die Absaugleistung bei mindestens 6 m³/h liegen.
Wie lange können die plasmabehandelten Teile vor der Weiterverarbeitung gelagert werden?
Die zeitliche Abnahme der Plasmaaktivierung (hydrophobic recovery) ist sehr unterschiedlich. Sie basiert auf drei Haupteinflussfaktoren: der Plasmabehandlung (z.B. Auswahl des Prozessgases und der Plasmalösung), der Beschaffenheit des behandelten Substrates und der Lagerungsbedingungen (z.B. Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit). Die Weiterverarbeitung sollte demnach schnellstmöglich nach der Plasmabehandlung stattfinden.
Kann man alle Geräte in einer Anreihlösung gemeinsam ansteuern oder muss man jedes Gerät einzeln ansteuern?
Beides ist möglich. Die Steuerung hängt von der individuellen Integrationslösung ab. Im Falle der einfacheren Kommunikation mittels Schaltsignalen muss jedes Gerät mit einer eigenen Kommunikationsleitung versehen und mit eigenen Schaltsignalen angesteuert werden.
Bei Verwendung der digitalen Buskommunikation über das CANopen-Protokoll können die Geräte untereinander mit kurzen Kommunikationsleitungen versehen werden („Daisy-Chain“) und es bedarf nur einer „langen“ Kommunikationszuleitung. Die Ansteuerung einzelner Geräte, Gruppen oder aller Geräte gleichzeitig kann dann kundenseitig über die Programmierung vielfältig gelöst werden.
Welche Temperatur hat das erzeugte Plasma?
Es wird ein kaltaktives Plasma mit einer Temperatur von weniger als 50°C erzeugt.
Ist eine Überbehandlung der Oberfläche möglich?
Aufgrund der geringen Temperatur des erzeugten Plasmas, ist eine Überbehandlung wie sie oftmals bei konventionellen Plasmasystemen durch thermische Belastungen entsteht, bei den meisten Modulen nicht möglich. Lediglich mit dem Modul Nadel erfolgt ein höher konzentrierter Temperatureintrag.
Ist ein Dauerbetrieb des Gerätes möglich?
Ja, das Gerät ist speziell für den 24/7 Einsatz konzipiert worden. Für den manuellen Einsatz empfehlen wir den PiezoBrush PZ3.
Mit welcher Geschwindigkeit findet die Plasmabehandlung statt?
Die Behandlungsgeschwindigkeit hängt von der Anwendung, dem Substrat und anderen Prozessparametern ab. Bei der Feinreinigung erreicht man eine Geschwindigkeit von circa 1 – 50 mm/s, beim Verkleben 10 – 150 mm/s und bei Druckprozessen 100 – 1.500 mm/s.
Können Fehlerquellen (Temperatur / Plasma) bei der Plasmabehandlung auch über die I/O-Schnittstelle ermittelt werden oder nur über die LED-Anzeige?
Die LEDs greifen direkt auf die interne Elektronik des Gerätes zu. Bei dieser Lösung wird für jedes Signal ein eigener Pin benötigt. Mit der digitalen BUS-Kommunikation ist es jedoch auch möglich, direkt über die Kommunikationsleitung die Fehlermeldungen im Detail auszulesen.
Kann man auch elektronische Bauteile bedenkenlos damit behandeln?
Die Behandlung von elektronischen Bauteilen mit der PiezoBrush-Technologie muss vorab getestet werden. Bei der Plasmaerzeugung treten hohe elektrische Felder auf, die elektronische Bauteile beschädigen können.
Wozu dient die Änderung des Drehwinkels des Modulträgers?
Bei den Modulen Standard und Nearfield ist die Plasmaentladung an den Ecken am stärksten, wodurch die Homgenität der Plasmabehandlung negativ beeinflusst werden kann. Durch die Rotation des Moduls erreicht man eine gleichmäßigere Behandlung des Substrates. Für optimale Homogenität bei maximaler Behandlungsbreite wählen Sie bitte einen Winkel von 45°. Für optimale Homogenität bei maximaler Behandlungsintensität wählen Sie bitte einen Winkel von 14°/76° (je nach Verfahrrichtung).
Kann das Gerät auf allen Materialien eingesetzt werden?
Grundsätzlich können alle Materialien mit dem PiezoBrush PZ3-i behandelt werden. Allerdings muss je nach Material das richtige Modul gewählt werden, hierbei ist die Leitfähigkeit des Materials bzw. der Baugruppe entscheidend. Für nicht-leitfähige Materialien wie den meisten Kunststoffen, wird das Modul Standard oder Nadel eingesetzt. Für leitfähige Materialien wie Metall hingegen das Modul Nearfield oder Nearfield Nadel. Werden leitfähige Materialien von nicht-leitfähigen überdeckt, so sollte ebenfalls eine Behandlung mit der Nearfield oder Nearfield Nadel Modul in Betracht gezogen werden.
Wie sicher ist das Arbeiten mit dem PiezoBrush PZ3-i?
Die hocheffiziente Plasmaentladung kommt mit sehr geringer Leistung aus und ist daher selbst beim Kontakt mit Haut unbedenklich. Ein Risiko durch entstehende Gasemissionen kann durch den Betrieb mit einer entsprechenden Absaugeinheit ausgeschlossen werden. Es können Ozonmengen von mehr als 0,2 mg/m³ entstehen.

Downloads

BeschreibungSpracheDownload
Betriebsanleitung PiezoBrush PZ3-iDE/ENBetriebsanleitung auf Deutsch und Englisch
Dokumente für PiezoBrush PZ3-i CAN Integration (EDS-Datei, Device Document)ENDokumente für CAN Integration
Flyer PiezoBrush PZ3-iDEFlyer
Vergleich PiezoBrush PZ2-i und PiezoBrush PZ3-iDEFlyer
Paper: Application of Nitrogen Piezoelectric Direct DischargeENPaper
Whitepaper PiezoBrush PZ3: endurance test for standard moduleENWhitepaper
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