04.07.2023
Inovácia sa stretáva s miniaturizáciou
V kompetenčnom centre v Neubibergu pri Mníchove spoločnosť Balluff v tímovej spolupráci so zákazníkom navrhuje vysoko presné inteligentné optoelektronické meracie systémy pre širokú škálu aplikácií IIoT.
Rok 1989 bol rokom nových začiatkov a radikálnych zmien. Spoločnosť Sensor Technologie München GmbH (STM) z Neubibergu pri Mníchove bola založená na univerzite Spolkových ozbrojených síl ako "spin-off" s cieľom ponúknuť technológiu optoelektronických senzorov extrémne malých rozmerov. V tom čase nič podobné neexistovalo. Extrémne malé v tomto prípade znamenali LED čipy s dĺžkou hrany len 0,3 až 0,4 mm v malých puzdrách s priemerom 2 mm alebo skrutkové spoje M3. Edgar Melzner spolu s profesorom Hansom-Dieterom Ließom vyvinuli technológiu, pri ktorej sa LED diódy a fotodiódy z vypílených doštičiek umiestňujú na špeciálne nosiče spolu s puzdrom. Pomocou patentovaného postupu sa priamo naň naleje šošovka z optickej epoxidovej živice - a špeciálne senzory boli pripravené. Tento proces, ktorý sa odvtedy ďalej vyvíjal, dodnes spôsobuje na trhu senzáciu.
Od partnerstva pri vývoji až po integráciu
Spoločnosť STM a jej 50 zamestnancov sa nakoniec v roku 2014 začlenila do skupiny Balluff Group, a to z dôvodu jedinečného produktového portfólia. Už predtým obe spoločnosti spolupracovali v rámci vývojového partnerstva. Potom, koncom roka 2020, zakladateľ Edgar Melzner po veľmi úspešných rokoch rastu odišiel do dôchodku ako vedúci pracoviska. Jeho nástupca, Dr. Michael Greif, dôsledne rozvíja pracovisko ako centrum excelentnosti. Medzitým viac ako 100 zamestnancov vyrába optické senzory na mieru aj štandardné optické výrobky pre rôzne priemyselné aplikácie. Dr. Michael Greif sa venuje cieľu štrukturálne prispôsobiť miesto silnému rastu a zároveň zachovať inovačnú silu. Preto aj dnes z nášho kompetenčného centra v Mníchove srší množstvo nových produktových nápadov.
Rovnako ako ono sa Balluff Mníchov sústreďuje na ďalší rozvoj určitých technológií v rámci skupiny Balluff. Vďaka dlhoročným skúsenostiam a vývoju orientovanému na zákazníka toto miesto ideálne dopĺňa výrobnú a logistickú sieť, rozvíja inovatívne riešenia a podporuje zavádzanie nových produktov.
Vedúci pracoviska Dr. Michael Greif dôsledne rozvíja spoločnosť Balluff Mníchov ako centrum excelentnosti.
Vývojový inžinier s vášňou
Dr. Florian Furtmayr, vedúci vývojového oddelenia, vystihuje zvláštnosť procesu: "Nezačíname s hotovými LED modulmi, ale skutočne s čipmi vyrobenými z rezných prvkov waferov, ktoré nakupujeme. Dizajn a výrobu na mieru si robíme vo vlastnej réžii." To zahŕňa aj potrebné zosilňovacie jednotky, a to v rôznych generáciách technológií. Dr. Florian Furtmayr je vášňou fyzik a miluje nové výzvy. Umožňuje mu to vysoká úroveň vývoja a hĺbka výroby v mníchovskom závode Balluff.
Zobrazenie výrobného stroja počas procesu zapuzdrovania šošoviek na výrobu LED.
Modulárny princíp pre väčšiu slobodu výberu
Modulárny princíp zabezpečuje, že senzorové hlavy možno podľa potreby kombinovať s ostatnými technologickými modulmi. Vďaka variabilnej optike si zákazník môže vybrať svetelný zdroj podľa vlastného výberu. "Napríklad červené svetlo v rozsahu 650 nm alebo v blízkom infračervenom rozsahu 1480 alebo 1550 nm. Posledné dve menované vlnové dĺžky sú absorbované vodou, takže merania kvapalín sa dajú ľahko vykonávať.
To je veľmi zaujímavé pre našich zákazníkov z oblasti laboratórnej automatizácie alebo farmaceutického priemyslu. Musia analyzovať vodné médiá, napríklad krv. Naša prispôsobená technológia optosenzorov sa na to výborne hodí," hovorí vedúci pracoviska Dr. Michael Greif. Fyzik s doktorátom vie, o čom hovorí, pretože sa už počas svojej dizertačnej práce intenzívne zaoberal zložitými otázkami optiky. Na mníchovskom pracovisku pracuje už osem rokov a má množstvo kreatívnych nápadov.
Veľký konfiguračný priestor
Okrem optickej hlavy potrebujete aj zosilňovač alebo vyhodnocovacie zariadenie. Ide o samostatný systém, ktorý komunikuje prostredníctvom riadiacej jednotky alebo IO-Link s backendom na vizualizáciu výsledkov. "V podstate ponúkame zákazníkovi veľký konfiguračný priestor, ktorý pozostáva z výkonu a polohy čipu, geometrie objektívu, konštrukcie zosilňovacej jednotky a krytu v kombinácii s požadovanou dĺžkou kábla," vysvetľuje fyzik.
Pozorne počúvajte a vyvodzujte šikovné závery
Spoločná práca na projekte je ukončená až vtedy, keď zákazník dostane riešenie, ktoré presne zodpovedá jeho požiadavkám. "To zvyčajne zahŕňa otázky týkajúce sa geometrie aplikácie: Ide o geometriu odrazeného alebo prechádzajúceho svetla? A aká vlnová dĺžka svetla sa má použiť? Ústrednú úlohu pri riešení úlohy merania zohráva aj typ spracovania signálu," dodáva vedúci pracoviska.
"Na rýchlosti záleží" je leitmotívom na pracovisku
Moderné simulačné metódy, ako je sledovanie lúčov a vyhodnocovanie svetelných bodov v reálnom čase, pomáhajú vývojovým tímom urýchliť proces návrhu. Vďaka využívaniu 3D tlače pri vývoji prototypov možno prvé výsledky prerokovať so zákazníkmi už po niekoľkých dňoch, a nie po mesiacoch. V laboratóriu sa znovu vytvorí konfigurácia zákazníka, aby sa vysledovala najlepšia kombinácia vysielača a prijímača. V závislosti od požiadaviek sa vypracujú odporúčania na optimálne nastavenie zosilňovača alebo sa dokonca vyvinú zosilňovače na mieru.
Približne polovicu z približne 230 rôznych senzorových hláv, ktoré pochádzajú z vývoja spoločnosti Balluff Mníchov a vyrábajú sa na vlastnoručne vyvinutých, vysoko špecializovaných strojoch, možno zakúpiť ako katalógový tovar prostredníctvom internetového obchodu spoločnosti Balluff. Zvyšok sú riešenia na mieru. A dopyt po nich v posledných rokoch skokovo vzrástol. Preto bolo pre tento takzvaný Customer Defined Engineering (CDE) vytvorené špeciálne obchodné oddelenie, ktoré veľmi cielene oslovuje potenciálnych zákazníkov a odborne si vymieňa informácie o ich problémoch. Napríklad: Ak sa vyžadujú vlastnosti, ako je odolnosť voči vákuu, potom je PEEK vhodným materiálom pre puzdro. Alebo by to malo byť skôr puzdro z teflónu? "Vždy sa nachádzame v oblasti konfliktu medzi CDE a štandardným produktom," hovorí manažérka produktového klastra "Fotoelektrické senzory" Christiane Maier, ktorá ako výrazná analytička vždy sleduje obchod napriek všetkým úvahám "zákazník na prvom mieste".
Moderné simulačné metódy, ako napríklad ray tracing, urýchľujú vývojovým tímom proces návrhu.
Klaster produktov optoelektroniky Balluff
V spoločnosti Balluff existujú dve pracoviská, ktoré vyvíjajú optoelektronické miniatúrne senzory najvyššej presnosti ("Produktový klaster Fotoelektrické senzory"): Neuhausen v sídle spoločnosti a Neubiberg pri Mníchove. Produktový manažér poskytuje niekoľko usmernení: "Ústrednou silnou stránkou mníchovskej lokality je myslenie v krátkom cykle a agilné, na zákazníka orientované metódy vývoja. Ideálna kombinácia výrobnej siete s pobočkami v Čcheng-tu a Veszpréme a v budúcnosti aj v Aquascalientes s ich procesmi zameranými na veľkoobjemové triedy výrobkov a detailná práca pre zákazníka v kompetenčných centrách, napríklad v Neuhausene alebo v Neubergu, tvoria silnú stránku spoločnosti Balluff."