Holen Sie sich den UV-LED-Produktionsboost


Steigern Sie die Produktionsraten: Aktualisieren Sie Ihr herkömmliches UV-Härtungssystem auf ein UV-LED-Härtungssystem

Unabhängig davon, ob Sie kleinere Verarbeitungsprozesse oder eine große Fertigungsanlage mit mehreren Verarbeitungslinien haben – die Erweiterung der Produktionskapazitäten durch höhere Produktionsraten und/oder neue Kapazitäten ist immer eine Herausforderung. Wenn Sie noch herkömmliche UV-Härtungssysteme für Mitteldruck-Bogenlampen verwenden, können Sie mit der neuen UV-Härtungstechnologie Ihre Produktausbeute und Produktionsrate erheblich verbessern.
Dieser Artikel bietet eine kurze Einführung in die UV-LED-Härtungstechnologie und wie sie die Produktionsraten bei Verarbeitungsprozessen für Laminierklebstoffe (Film-zu-Film, Film-zu-Folie und Film-zu-Papier), Hydrogele (transdermale Pflaster usw.) und Nanoimprint-Lithographie verbessert.

Einführung in die UV-LED-Härtung


Die kommerzielle Nutzung der UV-LED-Härtungstechnologie entwickelt sich dank der verbesserten Energieausbeute und der zunehmenden Verfügbarkeit von Formulierungen für Tinten, Klebstoffe und Beschichtungschemikalien rasch weiter. Derzeit wird die UV-LED-Härtung für Druckanwendungen im grafischen Bereich eingesetzt, zum Beispiel beim digitalen Tintenstrahl-, Flexo- und Bogenoffsetdruck, oder für die industrielle Tintenstrahlmarkierung/-kennzeichnung, Verklebung, Versiegelung, Siebdruck, Einkapselung von Elektronik und Verguss sowie Fotolackanwendungen.

Da die Leistung der UV-LEDs jedes Jahr um ca. 12% anstieg, wurden auch Anwendungen für die Hochgeschwindigkeitsverarbeitung möglich. Das Nachrüsten von Verarbeitungslinien, die bereits über ein UV-Härtungssystem verfügen, auf ein UV-LED-Härtungssystem (zusätzlich oder als Ersatz) ist aufgrund der erheblichen Steigerung der Produktionsrate und der daraus resultierenden Geschäftsvorteile für bestimmte Anwendungen unumgänglich.

Schauen wir uns einige der wichtigsten Eigenschaften der UV-LED-Härtungstechnologie an und wie sie sich auf die Produktionsraten auswirken.


Wie die UV-LED-Härtung im Vergleich zur herkömmlichen UV-Härtung bessere Produktionsraten bietet

Verringerung von Stillstandszeiten

Bogenlampen erreichen ihre volle Leistung erst nach 3-5 Minuten und benötigen zur Ein-/Auschaltsteuerung wartungsintensive Shutter. Im Gegensatz dazu können UV-LED-Härtungssysteme sofort ein- und ausgeschaltet werden, sodass beim Neustart einer Anlage keine Wartezeiten mehr erforderlich sind oder aufgrund von Störungen der Shutter unerwartete Stillstandszeiten auftreten. Die Steuerung von UV-LED-Härtungssystemen ist normalerweise in die Produktionsanlage integriert, sodass sich die Lampe beim Anlagenstart/-stopp sofort ein- bzw. ausschaltet. Die UV-LED-Härtung reduziert Stillstandszeiten bei Schichtbeginn oder -wechsel, wenn die Produktionslinie aufgrund anderer Produktionsprozessanforderungen gestoppt/neu gestartet werden muss und im Allgemeinen treten seltener Stillstandszeiten auf, was die Produktionsrate steigert.

Im Vergleich zur bestehenden UV-Härtungstechnologie haben UV-LED-Härtungssysteme eine deutlich längere Lebensdauer und können bis zu 10-mal länger (über 10.000 Stunden) als UV-Härtungssysteme mit Mitteldruck-Bogenlampen genutzt werden. Im Durchschnitt muss eine Produktionslinie alle 1.000 Betriebsstunden gestoppt werden, um die Bogenlampe auszutauschen – bei Additivlampen wahrscheinlich sogar noch häufiger. UV-LED-Lampen müssen 10 bis 20 mal seltener gewechselt werden! Dies führt zu deutlich längeren Betriebszeiten und höheren Produktionsraten.

UV-LED-Härtungssysteme arbeiten bei weitaus kühleren Temperaturen als herkömmliche UV-Härtungssysteme, sodass nun hitzeempfindliche Materialien, die bisher nicht möglich waren, verwendet werden können. Dank der UV-LED-Dimmsteuerung können Sie genau die Leistung einstellen, die bei sich ändernden Produktionsanforderungen erforderlich ist. Zusätzlich zu weniger Produktverschwendung ermöglicht diese erhöhte Produktionsflexibilität und -kontrolle mehr Ressourcen zur Produktion neuer Produkte und eine höhere Auslastung der Verarbeitungslinien. Davon ausgehend, dass in Ihrer Anlage genug Platz ist, kann auch der Einsatz von UV-LED- neben herkömmlichen UV-Härtungsystemen weitere Flexibilität bieten und verschiedene Testläufe ermöglichen, bevor sie an zusätzlichen Linien und Standorten implementiert werden.

UV-Härtungssysteme mit Bogenlampen haben viele Komponenten, die häufig und zeitaufwändig gewartet werden müssen, zum Beispiel Kolben, Shutter, Reflektoren, Vorschaltgeräte sowie Kühl- und Abluftgebläse. Zu diesen Wartungsarbeiten gehört das Reinigen von Lampen, Reflektoren und Shuttern alle 500 Betriebsstunden, das Drehen von Lampen einmal wöchentlich, das Austauschen von Lampen und Reflektoren sowie die Wartung von Kühl- und Abluftgebläsen und der Filter. All diese Wartungsarbeiten führen zu Stillstandszeiten.

Die Wartung eines UV-LED-Systems bedeutet erheblich weniger Aufwand, da keine Shutter, Reflektoren oder Vorschaltgeräte vorhanden sind und die Gebläse im Wesentlichen wartungsfrei sind. Zu den Wartungsarbeiten bei UV-LED-Härtungssystemen gehören das Reinigen des Quarzemissionsfensters, der Arbeitsseite der UV-LEDs neben dem Substrat und das Reinigen oder Austauschen der Kühlgebläsefilter. Bei den meisten kommerziellen Produktionslinien mit UV-LED-Systemen wird deren Wartung einfach in die routinemäßige Reinigung und Wartung anderer Geräte in der Anlage integriert, sodass keine nennenswerten zusätzlichen Stillstandszeiten entstehen.


Anwendungen der UV-LED-Härtung


So wie die LED-Technologie die Fahrzeugbeleuchtung, Innenraumbeleuchtung und andere herkömmliche Lichtquellen ersetzt hat, wird auch die UV-LED-Härtung aufgrund der hier beschriebenen Vorteile die traditionelle UV-Härtungstechnologie für einige Verarbeitungsanwendungen unweigerlich ersetzen. Die vielversprechendsten Breitbahnanwendungen (Entwicklungsarbeiten, Pilotlinien und kommerzielle Linien) für die UV-LED-Härtung sind:

  • Laminierklebstoffe (Film-zu-Film, Film-zu-Folie und Film-zu-Papier)
  • Hydrogele (transdermale Pflaster usw.)
  • Prozesse, bei denen die UV-Leistung auf einer Seite eines Substrats hindurchtreten kann, wie zum Beispiel bei einem transparenten Film, um:
    • die darunter liegenden Chemikalien zu erreichen
    • Muster (Nanoimprint-Lithographie) auf dem Film zu erzeugen.

Jede bestehende UV-Härtungsanwendung mit Additiven (Eisen oder Gallium) ist für die UV-LED-Härtung geeignet, da ihre UV-Leistung langwellig bei 365, 385 oder 395 nm und im Wesentlichen einfarbig ist. Verarbeitungsverfahren wie optische Filme mit Hartbeschichtung stellen eine besondere Herausforderung für die UV-LED-Härtung dar, da für die Oberflächenhärtung kurze Wellenlängen von deutlich unter 365 nm erforderlich sind. Dabei könnte die Kombination der UV-LED-Härtung mit der vorhandenen UV-Härtung die ideale Lösung sein, um eine Vielzahl von verarbeiteten Produkten auf einer Linie herzustellen.

Fazit und nächste Schritte

Basierend auf den oben erläuterten Faktoren wird die Produktionsrate in den meisten Verarbeitungsanlagen, bei denen die Bogenlampen durch UV-LED-Aushärtungssysteme ersetzt werden, um 10% oder mehr gesteigert.. Die Hersteller von UV-LED-Systemen können Ihnen dabei helfen, das Potential Ihrer Verarbeitungslinien anhand ihrer empfohlenen Wartungspraktiken, des Gerätedesigns und Ihrer spezifischen Produktionsanforderungen abzuschätzen. Sobald Sie die Werte der geschätzten Stillstandszeiten und höheren Maschinenauslastung haben, können Sie einfach die höheren Produktionsraten oder Erträge durch die UV-LED-Härtung berechnen.

Nutzen Sie diesen Leitfaden zur Auswahl eines Anbieters für UV-LED-Härtungssysteme, der Ihnen dabei helfen kann, die Umsetzbarkeit und die Verbesserung der Produktionsrate für Ihre Prozesse zu beurteilen.

Sie möchten einen Prozessentwickler oder Konstrukteuer mit der Untersuchung der Umstellung von herkömmlicher UV-Härtung auf UV-LED-Härtung beauftragen? Diese Ressourcen werden ihm dabei nützlich sein.

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