„Każdą rzecz, którą możesz zmierzyć, masz szansę kontrolować.
Rzeczy, których nie mierzysz, najprawdopodobniej staną się źródłem tajemniczych problemów.”
Larry Goldberg (Beta Industries)

 

Utwardzanie światłem UV to technologia na tyle zaawansowana, że wymaga dość specjalistycznej wiedzy. Jednocześnie jest też na tyle młoda, że w wielu miejscach wciąż pokutuje pewien schemat, że jeśli lampa UV świeci to najprawdopodobniej działa. Mając już pewne podstawy w zakresie tego czym jest światło UV oraz czym różnią się poszczególne źródła światła możemy z całą pewnością powiedzieć, że podobne stwierdzenia można włożyć między mity. Pozostaje zatem pytanie, jak sprawdzić czy nasze źródło światła pracuje zgodnie z założonymi parametrami oraz dlaczego warto w ogóle to robić.

Jednak zanim przejdziemy do omawiania tego tematu, warto przypomnieć z jakich elementów składa się proces utwardzania światłem UV:

 

 

 

Na zbudowanie stabilnego i przewidywalnego procesu utwardzania światłem UV mają wpływ wszystkie trzy czynniki, czyli: 

• Specyfika aplikacji – kształt i wymiary detalu, na który nakładamy substancję utwardzaną światłem UV, jego właściwości fizyczne i chemiczne, 

• Formuła chemiczna utwardzanej substancji –czyli z czego składa się substancja, rodzaj użytych fotoinicjatorów, 

• Emisja światła UV – rodzaj źródła emisji światła UV (lampa żarnikowa, mikrofalowa, LED) i jego cechy, np. spektrum emitowanego światła, moc, irradiancja. 


Znalezienie prawidłowej kombinacji, czyli okna technologicznegomiędzy tymi obszarami odpowiada za to, czy wytworzony produkt będzie spełniał założoną specyfikację czy też nie. Stosowanie niewłaściwego źródła światła (zakres emitowanego widma, moc, irradiancja) z miejsca skazuje nas na porażkę. Niewłaściwy dobór parametrów procesowych takich jak odległość lampy od naświetlanej powierzchni lub zbyt krótki czas naświetlania również będzie miał skutek w postaci nieutwardzonej lub niewłaściwie utwardzonej farby, lakieru lub kleju. Dlatego w projektowaniu procesu produkcyjnego w którym wykorzystywana jest substancja światło utwardzalna wymaga zaangażowania większej liczby osób, takich jak dostawca substancji, konstruktorzy detalu, dostawca lub producent oświetlenia.

Dlaczego warto kontrolować źródło światła UV? 

Odpowiedź na takie pytanie jest prosta. Kontrolowanie procesu daje nam informację na temat jego kondycji oraz potencjalnych zagrożeń, które mogą wystąpić, a które mogą przekształcić się w braki lub straty. A ze wszystkich trzech aspektów procesu, kontrolowanie źródła emisji światła UV jest najprostsze i najbardziej efektywne. Oraz daje nam takie informacje, które możemy wykorzystać w pozostałych dwóch aspektach, czyli specyfiki aplikacji i stosowanej formuły chemicznej.

Część z zagrożeń, które mogą występować w procesie utwardzania światłem UV wynika bezpośrednio ze stosowanych narzędzi.  Np.,kiedy w naszym procesie stosujemy lampy żarnikowe, to musimy pamiętać o dwóch rzeczach: 

1. Średni czas życia lampy żarnikowej to między 500, a 1 500 godzin. 

2. W trakcie czasu życia pracy lampy żarnikowej dochodzi do dość znacznej degradacji jakości emitowanego światła.

Wprowadzenie regularnego pomiaru światła UV w przypadku lamp żarnikowych pozwoli nam zaobserwować zmiany w emitowanym świetle w czasie i dzięki temu określić, kiedy nasza lampa przestaje dawać oczekiwane rezultaty. Lub dać nam wskazówkę o brudnym oknie emisyjnym czy innych błędach narzędzi.

Inne zagrożenia, które mają wpływ na proces, a które również mogą wpłynąć na jakość produktu końcowego, mają charakter działań towarzyszących. Mowa tutaj o pracy operatorów i innych parametrach procesu produkcyjnego, np. 

• Brak lub nieprawidłowa obsługa, 

• Zmiana prędkości przenośnika / czasu naświetlania, 

• Zmiany w fiksturach / uchwytach mocujących, 

• Zmiana orientacji lampy względem naświetlanego obszaru. 

W zależności od przyjętych metod i stosowanych narzędzi kontroli możemy uzyskać informacje na temat tego, z jakim zagrożeniem mamy do czynienia i gdzie się pojawia. W związku z tym możemy wyróżnić dwie podstawowe strategie dokonywania pomiarów i kontroli: 

• Pomiar absolutny –oczekiwanie „liczby” tu i teraz celem sprawdzenia specyfikacji, rozwiązania konkretnego problemu czy optymalizacji procesu.

• Pomiar relatywny –metoda porównawcza, np. porównanie mierzonych wartości w czasie, tworzenie alarmów i ciągła obserwacja procesu. 

Kontrola źródła światła UV – podstawy

Jedną z podstawowych metod kontroli źródła światła UV jest metoda nie-wprost, czyli kontrola produkowanego elementu. To właśnie ona jest bardzo często pierwszym etapem dochodzenia, gdzie jest błąd. Jednak ta metoda nie pozwala określić, czy stosowana lampa pracuje tak jak powinna. I tutaj przychodzą nam z pomocą radiometry. 

Radiometr to urządzenie wyposażone w zestaw instrumentów pomiarowych, z których głównym elementem jest fotodioda. Zanim jednak wiązka światła trafi na powierzchnię fotodiody, przechodzi ona przez szereg innych elementów – okno wizyjne, dyfuzor, aperturę i filtr optyczny. Tak „obrobiona” wiązka światła zostaje poddana pomiarowi. 

Dlaczego jednak poddajemy sygnał świetlny jakiejkolwiek obróbce? Wynika to przede wszystkim z cech naszej aplikacji. Jeśli pracujemy z substancją, która utwardza się w zakresie UVA (315 – 400 nm) to sprawdzenie tego właśnie widma powinno nas najbardziej interesować. I w związku z tym tak powinniśmy dobierać zakres czułości poszukiwanego radiometru, aby wpasował się w interesujący nas przedziale. W innym przypadku radiometr nie będzie użyteczny. Oczywiście na rynku są dostępne radiometry multi-zakresowe, takie jak EIT Power Puck II, który posiada instrumenty pomiarowe pracujące w zakresie UVA, UVB, UVC i UVV. Jeśli jednak nasza produkcja nie wymaga kontroli różnych zakresów emitowanego widma, lepiej jest wybrać urządzenie dedykowane. Przyczyna jest bardzo prosta – cena. 

Warto tutaj wspomnieć o źródłach światła UV LED. Diody elektroluminescencyjne generują światło względnie monochromatyczne. Producenci co prawda informują w swoich broszurach o pełnej monochromatyczności, np. 365nm, jednak w rzeczywistości, w najlepszym przypadku, są to wartości obarczone pewnym odchyleniem +/- 5nm. Tym niemniej, stosowanie radiometru dedykowanego do szerszego widma, nawet pokrywającego zakres pracy źródła LED, może dać przekłamany i mało dokładny wynik. W ten sposób możemy błędnie zinterpretować informacje na temat naszej lampy i nie zauważyć potencjalnego zagrożenia. 

 

Dlatego w przypadku gdy korzystamy w procesie produkcyjnym ze źródeł UV LED warto zastosować dedykowane urządzenia do tego rodzaju urządzeń, np. LEDCure L365.

Zakres emitowanego widma jest pierwszym i najważniejszym krokiem w kierunku doboru radiometru i jego prawidłowej pracy. Kolejnym jest określenie zakresu czułości radiometru, który musi pozostać w korelacji do naszego procesu produkcyjnego.Jeśli zatem utwardzana substancja wymaga naświetlania z mocą 200 mW/cm2, to nasz radiometr powinien mieć responsywność w tym właśnie obszarze. W innym przypadku wykonany pomiar będzie przekraczał skalę wartości (zbyt niski zakres responsywności) lub będzie zbyt niedokładny (zakres responsywności zbyt duży).

Na koniec pozostaje określić takie parametry jak częstotliwość próbkowania, wyświetlane jednostki (niektóre urządzenia wyświetlają wyniki tylko w Joulach lub w Wattach) oraz łatwość użytkowania.

Podsumowanie

Prowadzenie kontroli w procesie produkcyjnym zawsze wiąże się z pewnym nakładem dodatkowej pracy. Tym niemniej, istnieje szereg realnych korzyści, które mogą nas skłonić do tego, aby takie działania wdrożyć. Kontrola źródła światła jest najprostszym krokiem jaki możemy zainicjować w naszym zakładzie, a dzięki któremu możemy uniknąć niepotrzebnych strat, braków i nadgodzin.

Jesteś zainteresowany?

Zapraszamy do kontaktu z nami pod numerem telefonu: +48 63 261 62 67
lub za pomocą formularza kontaktowego.

Kontakt

AMB Technic

ul. Zakładowa 15
62-600 Koło
NIP: 666-100-31-97
Regon: 310195972

tel.: +48 63 261 62 67
email: amb@amb.pl