Inline-Ultraschallreinigung von Drahtsägen und Schneidedrähten

Saubere Drahtoberflächen sind wichtig, wenn Drahtsägen und Diamantdrahtsägen in industriellen Schneidemaschinen eingesetzt werden. Nur saubere, permanent gepflegte Drähte ermöglichen präzise Schnitte (z. B. Siliziumwafer, Halbleiter, Mineralien und Steine) und sorgen für hohe Effizienz und Qualität. Die ultraschall-gestützte Inline-Reinigung von Drahtsägen ist eine überlegene Technik, um Drahtsägen in einem kontinuierlichen Inline-Prozess zu reinigen und so permanent frisch gereinigte Drähte für optimale Schnittkraft und Schnittleistung zu gewährleisten.

Reinigung von Säge- und Schneidedrähten mit Ultraschall

Bei der Herstellung von Halbleiterplatten und Siliziumwafern sowie bei Schneidanwendungen in anderen Industrien werden häufig Drahtsägen und Schneiddrähte eingesetzt, um die Wafer in dünne Platten zu schneiden. Diese Säge- und Schneiddrähte (z. B. Diamantdrahtsägen, Korndrahtsägen, Seilsägen) müssen durchgehend gereinigt und von Verunreinigungen befreit werden, um die gewünschte Schnittgenauigkeit und Effizienz zu erreichen. Außerdem verhindert nur ein sauberer Säge- oder Schneidedraht Defekte und Beschädigungen am geschnittenen Material.
Die Ultraschallreinigung mit leistungsstarken, niederfrequenten Ultraschallwellen, die intensive Turbulenzen und akustische Kavitation verursachen, hat sich als sehr zuverlässige Technik für die kontinuierliche Reinigung von Endlosmaterialien etabliert.
Die von Hielscher Ultrasonics entwickelte Reinigungstechnologie für Drahtsägen und Schenidedrähte trägt fokussierten Ultraschall über eine spezielle Sonotrode (Ultraschallkopf) in einem kontinuierlichen Prozess in ein Wasserbad ein. Der Schneid- bzw. Sägedraht wird in unmittelbarer Nähe an der ultraschall-übertragenden Sonotrode entlang geführt und durchläuft dabei die intensive Kavitationszone. Die hohen Amplituden und die fokussierte Beschallung über die Ultraschallsonotrode sorgen für einen hohen Reinigungseffekt und übertreffen Ultraschall-Reinigungswannen bei weitem. (Klicken Sie hier, um mehr über mangelnde Kavitation in Ultraschall-Reinigungsbädern und -wannen zu lesen!) Die Kavitationszone unterhalb der Sonotrode ist durch intensive Turbulenzen, Scherung, hohe Drücke und Temperaturen sowie entsprechende Druck- und Temperaturdifferenzen sowie Flüssigkeitsstrahlen gekennzeichnet. Diese intensiven Kräfte lösen Staub, Schmutz und kontaminierende Partikel von den Schneidedrähten und dispergieren sie im Wasserbad, wo die Partikel weggespült werden.

Ultrasonic inline cleaning system for continuous cleaning of cutting and sawing wires (e.g., diamond wires)

Technisches Schema eines in eine Drahtsägemaschine integrierten Ultraschall-Inline-Reinigungssystems.

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Ultrasonic inline cleaning of sawing and cutting wires using focused ultrasound applied via ultrasonic sonotrode (probe). Hielscher Ultrasonics is specialized in high-performce inline cleaning applications for endless profiles such as wires, cables and cords.

Technische Zeichnung von zwei Ultraschall-Wandlern des Typs UIP1000hdT zur kontinuierlichen Reinigung einer Diamantdrahtsäge.

Verbesserte Reinigung von Drahtsägen und Schneidedrähten mittels Ultraschall

Die Hielscher Ultrasonics Reinigungstechnologie bietet wesentliche Verbesserungen für Industrien, welche Drahtsägen einsetzen (z.B. Diamantdrahtsägen) – dazu gehören v.a. das Waferschneiden in der Halbleiter- und Photovoltaikindustrie. Durch die Ultraschallkavitation können verscheindene Arten von Schneiddrähte, wie z. B. diamant-ummantelte Drähte, sehr effizient gereinigt werden. Zum einen führen sauberere Schneidedrähte zu deutliche saubereren Schnitten. Dadurch werden eine höhere Produktqualität und geringere Ausschussraten bei der Produktion erreicht. Zum anderen kann der intensiv gereinigte Draht mit einer höheren Schnittfrequenz betrieben werden, was ein schnelleres Schneiden und eine effizientere Anlagenauslastung sowie eine höhere Produktionseffizienz ermöglicht.
In der Photovoltaik- und Halbleiterindustrie werden zum Schneiden von Wafern hauptsächlich Diamantdrähte aufgrund ihrer hohen Schneidfähigkeit und Effizienz sowie wegen ihrer Abriebfestigkeit eingesetzt. Das Schneiden von Materialien wie Silizium-Wafern (z. B. monokristallines Silizium) ist ein mechanischer Trennprozess, der Reibung und Wärme verursacht. Durch die Reibung und den Materialverschleiß verbleiben Partikel wie Staub und Abrieb auf der Oberfläche des Schneidedrahtes. Solche Verunreinigungen können zu unpräzisen Schnitten, Oberflächenschäden und Defekten führen.
Ultraschall ist dafür bekannt, Metallteile, Drähte und andere Endlosmaterialien effizient zu reinigen. Die Ultraschallreinigung basiert auf zwei Wirkprinzipien. Erstens wird die Reinigungsflüssigkeit selbst in Oszillation versetzt, wodurch die dadurch erzeugte Flüssigkeitsbewegung einen reinigenden Effekt der Drähte bewirkt. Zweitens - und noch wichtiger - ist die Kavitation, welche durch hohe Ultraschall-Amplituden verursacht wird und starke Effekte (Scherung, Drücke, Temperatur und Flüssigkeitsstrahlen) erzeugt. Diese beiden Ultraschalleffekte erzeugen eine intensive und zuverlässige Reinigung von Endlosmaterialien.

Die Ultraschall-Drahtsgereinigung ist ideal für:

  • Endlosseilsägen, Helikoidalsägen
  • kontinuierliche Drahtsägen
  • Drahtsäbelsägen
  • Mehrdrahtsägen
  • Hochgeschwindigkeits-Schneidedrähte
  • Diamantdrahtsägen
  • gekörnte Schleifdrähte
  • Drähte mit Aufwickel-/ Abwickelhaspel
  • für verschiedene Drahtdurchmesser
Ultrasonic transducer UIP1000hdT (1kW, 20kHz) for high-performance wire saw cleaning

Hochleistungs-Ultraschall -Wandler UIP1000hdT (1kW, 20kHz) für die Reinigung von Drahsägen

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Warum Drahtsägen mit Ultraschall reinigen?

Säge- und Schneiddrähte werden in der Industrie aufgrund der Präzision der Schnitte und des geringeren Kerfloss (Schnittfuge, Sägekanal) häufig verwendet. Um diese Schnittpräzision zu erreichen, muss der Draht jedoch frei von Verunreinigungen sein, da jegliche Oberflächenverunreinigungen Fehler im Schnitt verursachen können. Verunreinigungen entstehen meist durch den Schneidprozess selbst, was eine kontinuierliche Reinigung der Drahtsägen unerlässlich macht.
Der Reinigungsprozess der Draht- und Seilsäge (z.B. diamant-ummantelte Drahtsägen, Hochpräzisionsseilsägen) erfordert eine effektive Reinigung ohne Beschädigung der Oberfläche der Drahtsäge bzw. Seilsäge. Ein Verlust der Schärfe muss vermieden werden, während Staub und Schmutz effizient entfernt werden.
Die Ultraschall-Inline-Reinigung ist die perfekte Lösung für die kontinuierliche Reinigung von Präzisionsdrahtsägen und Seilsägen. Hielscher Ultrasonics' Inline-Reinigungssysteme entfernen Schmutz und Staub in einem berührungslosen, aber intensiven mechanischen Reinigungsverfahren. Das Wirkprinzip der Ultraschall-Inline-Reinigung von Endlosmaterialien wie Schneiddrähten basiert auf dem Phänomen der akustischen Kavitation. Hielscher Ultraschall-Inline-Reinigungsanlagen verfügen über eine speziell entwickelte Sonotrode, die in ein Wasserbad eingetaucht wird. Der Schneidedraht wird in geringem Abstand an der Sonotrode vorbeigeführt. Die Sonotrode überträgt Amplituden in das Reinigungswasserbad und erzeugt dabei akustische Kavitation. Das Wasserbad spült die Schmutzpartikel weg; die Partikel können über einen optional erhältlichen Bandfilter ausgefiltert werden.

Wie funktioniert die Reinigung mit Ultraschall-Kavitation?

Akustische Kavitation ist gekennzeichnet durch intensive Vibrationen, hohe Temperaturen und Drücke und entsprechende Differenzen sowie Scherkräfte und Flüssigkeitsstrahlen. Diese intensiven Kavitationskräfte entfernen Staub und Schmutz von der Oberfläche des Schneiddrahtes, was zu einer kontinuierlich hohen Schneidleistung und Schnittpräzision führt.
Kontaktlose Reinigung: Die Drahtsäge bzw. Seilsäge kommt nicht mit abrasiven Reinigungswerkzeugen in Kontakt, sondern wird durch Ultraschallkavitation in Wasser gereinigt. Die Hielscher Ultraschall-Reinigungstechnologie verhindert dabei jegliche Zerstörung der Draht- und Seiloberfläche.

Vorteile der Hielscher Ultraschallreinigung von Schneidedrähten und Drahtsägen

  • Leistungsstarke Reinigung
  • Zerstörungsfreies Verfahren
  • Effiziente Staub- und Schmutzentfernung
  • Inline für kontinuierliche Reinigung
  • Platzsparende Installation
  • Robust und zuverlässig
  • Industrie-Standard
  • 24/7 Betrieb
  • Einfache Installation und Nachrüstung
  • Geringer Wartungsaufwand

Warum sollte ich meine Drahtsägen mit Ultraschall-Inline-Reinigung reinigen?

Durch die effiziente und intensive Reinigung im kontinuierlichen Inline-Betrieb wird die Schnittpräzision und -qualität deutlich verbessert:

  • präziseres Schneiden, z. B. für dünnere Wafer
  • Präzisere Schnitte führen zu weniger Abfall
  • schnellere Schnittgeschwindigkeit ermöglicht eine höhere Produktionskapazität pro Drahtsägemaschine
  • verbesserte Wafer-Oberfläche
  • längere Lebensdauer des Schneidedrahtes / der Drahtsäge
  • geeignet für alle Materialien in jedem Maßstab und in jeder Produktion

Hochleistungsfähige Inline-Reinigungssysteme von Hielscher Ultrasonics

Je nach gewünschter Reinigungsintensität bietet Hielscher Ultraschallschwinger mit unterschiedlicher Ultraschallleistung (z. B. das 200W-System UP200St oder den 1kW-Ultraschallprozessor UIP1000hdT) für die Integration in Drahtsäge- und Seilsägemaschinen jeglicher Art. Hielscher Hochleistungs-Ultraschallschwinger erfüllen Industriequalität, sind für den 24/7/365-Betrieb gebaut und können unter Heavy-Duty-Bedingungen zur kontinuierlichen Reinigung von Endlosdrähten zuverlässig eingesetzt werden.
Durch ihre Vielseitigkeit und einfache Handhabung können Hielscher Ultraschallwandler in verschiedenen Winkeln und auf kleinstem Raum montiert werden. Es stehen sowohl Standardsysteme als auch kundenspezifisch entwickelte Ultraschallgeräte zur Verfügung, um Ihren Anforderungen gerecht zu werden.

Ultraschall-Reinigungssysteme als OEM-Module

Sie sind Hersteller von Drahtsägen und Seilsägesystemen und wollen Hielscher Ultraschall-Inline-Reinigungsmodule integrieren? Kontaktieren Sie uns und nehmen Sie Kontakt mit unserem R&D-Team auf, um die spezifischen Anforderungen zu besprechen. Egal ob Sie eine Installation auf kleinstem Raum oder eine Nachrüstung in bestehende Seilsägesysteme planen, unsere Hielscher Reinigungsmodule werden Ihren Anforderungen gerecht.

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Literatur / Literaturhinweise


Wissenswertes

Drahtsägen

Eine Drahsäge bzw. Seilsäge ist eine Säge, die einen Metalldraht oder ein Kabel zum Schneiden verwendet. Draht- und Seilsägen verwenden ein ähnliches Arbeitsprinzip wie Bandsägen oder Säbelsägen, aber im Gegensatz zu den Sägezähnen der Band- oder Säbelsägen nutzen Draht- und Seilsäge Abrasion als Mechanismus zum Schneiden von Materialien. Je nach spezifischer Schneidanwendung kann die Seilsäge mit Diamantpartikeln oder Diamantstaub als Abrasivmittel beschichtet werden, um die Schnittleistung zu erhöhen und besinders scharfe Schnittkanten zu erzeugen.
Industrieller Einsatz und Anwendungen: Für industrielle Anwendungen werden meist Draht- und Schneidesägen des kontinuierlichen Typs eingesetzt. Typische Anwendungen sind das Schneiden von Silizium-Wafern für die Produktion von Halbleitern und in der Photovoltaik. Diamantbeschichtete Drahtsägen findet man häufig in Maschinenwerstätten zum Schneiden von Metallteilen.


High performance ultrasonics! Hielscher's product range covers the full spectrum from the compact lab ultrasonicator over bench-top units to full-industrial ultrasonic systems.

Hielscher Ultrasonics fertigt Hochleistungs-Ultraschall-Homogenisatoren vom Labor bis zum voll-kommerziellen Industriemaßstab.