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XVP pHOTONICS
entwickelt fortschrittliche photonische Produkte und die für ihre Herstellung erforderlichen Montageprozesse und ist damit ein zuverlässiger Innovationspartner für seine Kunden. Durch das Angebot dieser Fähigkeiten als Dienstleistung hilft XVP Unternehmen – von kleinen Start-ups bis hin zu führenden Tier-1-Unternehmen – ihre Entwicklung zu optimieren und Produkte schneller und zuverlässiger auf den Markt zu bringen.
Mit einer nachgewiesenen Erfolgsbilanz und einem Kundenstamm in den USA, Kanada, Europa und Asien unterstützt XVP verschiedene Branchen, darunter Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Telekommunikation, Automobilindustrie, LiDAR, Quantensensoren und Quantencomputing. Das Know-how des Unternehmens beschleunigt Innovationen in allen Bereichen der Photonik und hilft Kunden, ihre Markteinführungszeiten zu verkürzen, zuverlässige Fertigungsprozesse zu erreichen und strenge Industriestandards zu erfüllen.
Bei XVP Photonics beginnt die Entwicklung fortschrittlicher photonischer Produkte mit dem Verständnis der Kundenbedürfnisse, um maßgeschneiderte technische Lösungen zu liefern, angefangen bei Proof-of-Concept-Demonstrationen und funktionsfähigen Prototypen. Anschließend werden Fertigungsprozesse und -anlagen entwickelt, um ein skalierbares, zuverlässiges und herstellbares Produkt zu erhalten. In dieser Hinsicht besteht eine der Herausforderungen für XVP in den hohen Kosten und der Komplexität der Automatisierung der Produktmontage, da in der Optik und Photonik höchste Präzision erforderlich ist.
Photonische Systeme erfordern in der Regel eine hochpräzise Positionierung, die mit speziellen Bewegungsaktuatoren wie hochpräzisen Linearmotorstufen und piezoaktiven Flexure-Positionierern erreicht wird. Diese Werkzeuge sind zwar sehr genau, aber teuer und aufgrund ihrer Bewegungsbeschränkungen nur in einem begrenzten Bereich einsetzbar und wenig flexibel.
Die Kunden von XVP können die hohen Kosten eines vollautomatisierten Montagesystems im Zusammenhang mit der Einführung eines neuen Produkts nicht immer rechtfertigen. Die Aufnahme der Produktion mit halbautomatisierten, bedienergestützten Prozessen ist weitaus üblicher – zumindest bis die Marktreife des Produkts in der Praxis nachgewiesen ist, was die Marktdurchdringung behindern kann.
Dieser schrittweise Ansatz zur Automatisierung der Photonik wurde in Frage gestellt, als XVP in den Meca500, den sechsachsigen Industrieroboter von Mecademic, eingeführt wurde. Bei einem ähnlichen Preis wie ein dreiachsiger Kugelumlauf-Linearpositionierer (nur eines der vielen Elemente, aus denen ein typisches optisches Montagesystem besteht) schien der Meca500 präzise, flexibel und kostengünstig genug, um eine Brücke zur vollautomatisierten Photonikmontage zu schlagen und einen nahtlosen Übergang von der Low-Rate-Erstfertigung zur vollautomatisierten Montage zu erreichen.
Allerdings galten Sechsachsroboter für optische und photonische Aufgaben als nicht präzise genug, was XVP zögern ließ, den Roboter von Mecademic einzusetzen. „Als wir begannen, über den Einsatz des Meca500 als Ersatz für optische Positionierer zu diskutieren, war ich skeptisch“, sagt François Séguin, Präsident und Gründer von XVP. “Ich hatte das seit 40 Jahren gemacht, daher war es eine Art Reflex, zu traditionellen Photonik-Positionierern zu greifen.“
Entschlossen, das Potenzial des Meca500 zu validieren, startete XVP eine Reihe strenger Tests. Das Team setzte optische Methoden ein, um die Leistung des Roboters zu bewerten, angefangen mit Transversalgenauigkeitstests unter Verwendung eines Hochleistungsmikroskops bis hin zu Winkelauflösungsbewertungen unter Verwendung eines Fourier-Prüfstands. Die Ergebnisse wurden dann mit theoretischen Berechnungen verglichen, um den Bereich der Photonikanwendungen zu bestimmen, die der Meca500 effektiv unterstützen kann.
In diesen Tests lieferte der Meca500 die erforderliche Präzision für kritische Anwendungen wie die Kollimation von TO-Laserdioden und die Fokussierung von Objektivlinsen auf CMOS-Sensoren. Der Meca500 glänzte bei der Ausrichtung vorkollimierter Faserbündel dank seiner beeindruckenden Winkelgenauigkeit. Diese Messungen und Simulationen bestätigten, dass der Meca500 für die photonische Ausrichtung in optischen Systemen mit Brennweiten über 0,5 mm und Modengrößen über 5 µm eingesetzt werden kann.
Dies sind die wichtigsten Schritte der optischen Anwendung, die von XVP mit dem Meca500 erstellt wurde:
Ein wesentlicher Unterschied zu den herkömmlichen Systemen von XVP Photonics ist die Anzahl der Freiheitsgrade, die erforderlich sind, um alle für die Prozessautomatisierung notwendigen Bewegungen zu integrieren. Mit dem Meca500 kann ein einziger Roboter alle diese Bewegungen von einer festen Station aus ausführen, was die Systemkonstruktion vereinfacht. Darüber hinaus ist der Meca500 dank seiner geringen Größe platzsparend und flexibel genug, um in verschiedenen Positionen über dem Montagebereich montiert zu werden.
Sébastien Allen, Prozessentwicklungsleiter bei XVP, lobt ebenfalls die Benutzerfreundlichkeit und Plug-and-Work-Fähigkeiten des Meca500, die eine schnelle Integration ermöglichen. Der größte Vorteil des Roboters liegt für ihn jedoch in der Wiederholgenauigkeit. „Durch den Wegfall des menschlichen Faktors beim Auftragen des Klebstoffs oder beim Ausrichten der Linse wird eine Optimierung erreicht. Es ist keine Neuausrichtung erforderlich. Alles ist genau dort, wo es sein soll.“
Nach dem Testen des Meca500 und der Entwicklung der Anwendung kommt Séguin zu dem Schluss, dass XVP den Roboter für etwa 90 % seiner aktuellen Projekte einsetzen kann. Dank seiner Kompaktheit und sechs Freiheitsgraden kann der Meca500 von Anfang an automatisierte Montagestationen mit voller Vielseitigkeit schaffen und damit die Kosten- und Komplexitätsbarriere herkömmlicher optischer Positionierer beseitigen. Seine Vielseitigkeit verspricht außerdem eine Reduzierung der mechanischen Layout-Variabilität zwischen verschiedenen Anwendungen und die Herstellung hochgradig wiederholbarer Baugruppen in einem autonomen Prozess, der bereits bei der anfänglichen Kleinserienfertigung zum Einsatz kommen kann.
„Man kann sich eine Plattform vorstellen, die so vielseitig ist, dass alle Projekte unserer Kunden mit demselben System integriert werden können“, sagt Séguin. “Derselbe Aktuator, derselbe Roboter, der Aufgaben ausführt, die von Kunde zu Kunde variieren können, aber aus mechanischer Sicht kann alles mit demselben Roboter erledigt werden.“ Begeistert von dieser Aussicht hat XVP seine Erkenntnisse in einem gemeinsamen Whitepaper mit Mecademic dokumentiert.
„In der Photonikindustrie könnte es zu einem Paradigmenwechsel kommen, weg von den traditionellen Positionierern hin zu Gelenkrobotern“, fasst Séguin zusammen. “Ich glaube, das ist den Menschen in der Photonik noch nicht bewusst.“
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