Interferometri Laser: Memberdayakan Manufaktur Otomatis dengan Presisi
Oleh Tyler Steele, product manager – laser interferometers, Zygo
Dalam artikel ini, produsen cermin beryllium presisi Cambridge Technology menjelaskan bagaimana penggunaan solusi perangkat keras dan perangkat lunak interferometri telah menyederhanakan proses manufaktur mereka dan menambahkan efisiensi serta penghematan waktu dan biaya di seluruh perusahaan.
Kemajuan teknologi selama beberapa tahun terakhir telah mengangkat metrologi dari “kebutuhan yang tidak diinginkan” dalam skenario manufaktur menjadi teknologi yang memungkinkan, memungkinkan pengukuran karakteristik bagian yang sebelumnya mustahil dan sehingga mendorong inovasi di berbagai sektor industri.
Bisa dikatakan bahwa solusi metrologi kelas terbaik adalah katalis yang mendorong tren menuju miniaturisasi, presisi yang lebih tinggi, throughput yang lebih cepat, dan lebih sedikit tolak.
Seperti pepatah lama berkata, “Jika Anda tidak dapat mengukurnya, Anda tidak dapat membuatnya”, tetapi jika Anda dapat mengukur dengan akurasi yang diinginkan secara berulang, langit adalah batas dalam hal produksi bagian dan komponen terbaru.
Salah satu perusahaan yang beroperasi di tepi presisi adalah Cambridge Technology, berbasis di Taunton di Kerajaan Inggris.
Cambridge Technology memiliki jejak panjang lebih dari 50 tahun memproduksi cermin beryllium ultra-ringan dilapisi untuk fasilitas induknya di Bedford, Massachusetts, AS.
Cermin ini yang terintegrasi dalam rangkaian pengaruh sinar laser digunakan dalam berbagai aplikasi mulai dari pemboran PCB hingga operasi mata laser.
Cambridge Technology memiliki tujuan untuk majukan kemampuan desain dan manufaktur mereka dengan fokus pada integrasi dan pemanfaatan metrologi proses untuk mengoptimalkan kontrol kualitas dan hasil manufaktur.
Sifat yang sangat teliti dari cermin yang diproduksi oleh Cambridge Technology berarti seiring waktu, mereka telah belajar untuk bekerjasama dengan pemasok teknologi inovatif untuk memungkinkan proses manufaktur yang optimal.
Perusahaan yang dipilih untuk membantu majukan kemampuan metrologi mereka adalah Zygo, yang menyediakan Cambridge Technology dengan sistem interferometri laser terbaru yang beroperasi pada perangkat lunak metrologi Mx milik Zygo.
Artikel ini menganalisis peran interferometri laser sebagai bagian integral dari proses manufaktur otomatis yang dioptimalkan, menyoroti isu utama dalam pemilihan pemasok dan menyediakan kesaksian langsung dari Cambridge Technology tentang bagaimana mereka menggunakan solusi metrologi optik canggih Zygo untuk majukan inovasi dalam desain produk dan pengembangan proses manufaktur.
Menilai lanskap metrologi canggih
Zygo telah mengangkat status metrologi menjadi teknologi yang mengganggu dan memungkinkan, dengan profil optik 3D non-kontak, non-ruinus dan interferometri laser.
Metrologi optik sangat serbaguna dan memiliki peran penting dalam verifikasi kualitas dan niat desain.
Saat ini, dalam banyak skenario, telah menjadi solusi yang diinginkan, mendapatkan manfaat dari fakta bahwa itu non-kontak (artinya dapat digunakan untuk mengukur komponen lentur yang rapuh), non-ruinus, cepat, sangat sensitif, dan menunjukkan karakteristik resolusi dan akurasi yang luar biasa.
Untuk Zygo, namun, penggunaan instrumen metrologi optik mereka jauh melebihi kontrol kualitas karena manfaatnya dimanfaatkan dalam R & D lanjutan, pengembangan proses, kontrol proses, dan optimasi manufaktur secara keseluruhan.
Cambridge Technology memahami bahwa interferometri adalah pilihan logis untuk karakterisasi canggih bagian kritis mereka dan menyadari bahwa tidak ada inovator solusi metrologi lain yang mendekati tingkat pengalaman dan pemahaman Zygo.
Cambridge Technology dan Interferometri Laser Zygo
Cambridge Technology menggunakan interferometri laser untuk mengukur bentuk permukaan hampir setiap cermin beryllium presisi yang mereka buat, dan pada berbagai tahap dalam siklus produksi untuk pemahaman yang jelas tentang karakteristik kinerja.
Solusi interferometri laser asli perusahaan ini dianggap kurang dalam dua area kunci. Pertama, rawan terhadap getaran lingkungan, dan kedua data pengukuran disimpan sebagai file teks individual (atau laporan teks) yang berarti sangat sulit untuk dianalisis.
Setiap cermin unik dalam rentang Cambridge Technology membutuhkan aplikasi yang berbeda yang kemudian memerlukan konfigurasi spesifik dari interferometri laser.
Ini membuat metrologi bergantung pada operator, dan memerlukan teknisi untuk memuat secara manual masker yang berbeda untuk setiap jenis cermin dan untuk setiap pengukuran yang dilakukan, terkadang tiga kali per cermin.
Untuk mengatasi kekurangan ini, perusahaan membutuhkan solusi metrologi yang akan mempromosikan otomatisasi proses dan mengurangi tekanan beban kerja manual sambil meminimalkan sensitivitas terhadap getaran lingkungan yang telah menyebabkan beberapa cermin memerlukan pengukuran ulang.
Solusi yang dipilih adalah mengganti interferometri laser yang ada dengan instrumen generasi saat ini yang beroperasi pada perangkat lunak Mx milik Zygo, yang segera memungkinkan perusahaan untuk merealisasikan perbaikan dalam waktu pemrosesan dan pengurangan kesalahan operator.
Greg Salter, Quality Engineer di Cambridge Technology melanjutkan, “Pengurangan waktu pemrosesan datang karena kemampuan kami untuk menyesuaikan Mx menggunakan scripting.
“Waktu pemrosesan yang lebih rendah untuk bagian dengan beberapa masker (aperture) telah menjadi perbaikan yang besar, bersama dengan penghapusan kebutuhan operator untuk memuat setiap masker secara manual, atau memilih bagian yang berbeda dari masker untuk menganalisis aperture yang berbeda dari cermin.”
Menggunakan perangkat lunak Mx milik Zygo dan skrip Python, Cambridge Technology sekarang memiliki database semua bagian mereka, dengan toleransi, pengaturan dan masker yang sesuai yang dapat dengan mudah dipilih oleh operator.
Toleransi dapat disesuaikan secara jarak jauh dalam database yang terpusat oleh insinyur produksi tanpa mengganggu alur kerja produksi.
Salter berkata: “MX memuat masker dan toleransi yang benar untuk setiap bagian secara otomatis dengan memilih nomor bagian dari menu drop-down.
“Perangkat lunak interferometri laser Zygo sekarang dapat secara otomatis memuat dan menukar masker yang berbeda selama pengukuran tanpa input operator, yang berarti pengukuran lebih cepat, throughput cermin meningkat, dan kesalahan operator berkurang.
“Data kekenaran secara otomatis dioutput ke database untuk analisis dan pemantauan yang mudah pada setiap tahap manufaktur (SPC dan sebagainya).
“Ini telah memungkinkan kami untuk menggunakan batas kontrol pada berbagai tahap manufaktur untuk memastikan bahwa cermin akan mematuhi pada akhir proses manufaktur.
“Saat kami terus-menerus meningkatkan metode pembuatan kami, analisis yang disediakan oleh sistem ini akan memungkinkan kami untuk secara bertahap mengurangi berapa banyak cermin yang diperiksa per kelompok cermin, sambil masih memberikan kepatuhan kekenaran.”
Salter melanjutkan: “Jika cermin tidak cocok untuk aplikasi yang dimaksudkan, Mx dapat memeriksa jenis cermin yang serupa dan menasihati jika kami dapat menggunakan cermin itu untuk aplikasi alternatif sehingga mengurangi sisa.
“Perusahaan induk kami di Bedford, MA, AS juga menggunakan database kami untuk mengontrol interferometri Zygo mereka, diperbarui secara instan di kedua lokasi secara bersamaan, yang telah sekali untuk semua menyelesaikan ketidaksesuaian antara metode pengukuran kami.
“Perusahaan induk kami juga menyimpan data pengukuran sehingga kami dapat memantau kinerja cermin saat melintasi proses manufaktur.
“Semua ini dicapai menggunakan kemampuan Mx untuk memungkinkan kami menyesuaikan cara kerjanya dengan menggunakan skrip Python untuk menyesuaikan dengan metode yang kami inginkan.”
Penting bahwa solusi perangkat lunak apa pun yang dipilih oleh Cambridge Technology dapat diterapkan di banyak instrumen di fasilitas manufaktur di beberapa lokasi untuk mendukung operasi manufaktur 24/7.
Meminimalkan jumlah downtime dan tingkat pelatihan operator adalah keharusan, dan ini tercapai melalui kemitraan yang baik antara Zygo dan Cambridge Technology.
Salter menjelaskan. “Kami menemukan MX sebagai solusi yang sederhana, efisien, dan dapat didukung yang meminimalkan dampak pada sumber daya dan kapasitas dalam lingkungan manufaktur.
Desain intuitif Mx dan kesederhanaan keseluruhannya sangat penting, seperti juga bantuan dan asistensi dari Lambda Photometrics dan Zygo dengan masalah dan kebutuhan khusus kami ketika mengenai masalah yang tidak kami tahu cara mengatasinya, terutama dengan skrip python.
Lambda dan Zygo memberikan pemahaman tentang cara mencapai tujuan tertentu menggunakan python (termasuk mengirimkan kami contoh kode), dan memberikan kami cara untuk menggunakan katalog masker Mx yang ada pada interferometri baru.”
Menciptakan lingkungan aplikasi perangkat lunak ‘set-and-forget’
Penggunaan fungsi skrip dalam perangkat lunak Mx milik Zygo telah memungkinkan Cambridge Technology untuk menciptakan aplikasi “set-and-forget” yang didorong resep.
Salter berkata: “Ini tercapai dengan memanfaatkan database yang kami rancang dan bangun untuk bekerja dalam Mx, yang berisi semua parameter yang diperlukan untuk memungkinkan pengukuran cermin apa pun. Ini termasuk nama masker, jumlah masker dan toleransi kekenaran.
“Yang harus dilakukan operator hanyalah memilih nomor bagian dari daftar (atau memindai barcode pada paket data manufaktur kami) dan Mx menerapkan pengaturan yang telah ditetapkan untuk resep cermin tertentu tersebut, mencatat nomor serinya, memperoleh dan menganalisis data dan memberitahu operator apakah itu lulus atau gagal dalam istilah sederhana.”
“Dengan instrumen metrologi berbasis Mx milik Zygo, kontrol konfigurasi kami jauh lebih efisien dan kami sekarang memiliki kemampuan untuk memulai metodologi kontrol proses statistik untuk memantau operasi kami.
“Solusi Zygo telah membantu kami meningkatkan hasil cermin kami hingga 99 persen dengan korelasi yang luar biasa antara kedua lokasi kami.”
Menghilangkan hambatan
Menggunakan perangkat lunak metrologi ZYGO Mx, Cambridge Technology kini telah meningkatkan kemampuan interferometrinya, merealisasikan penghematan yang signifikan.
Ini telah mengarah pada perusahaan dapat merealisasikan penghematan biaya dengan menghilangkan hambatan dalam produksi dan kontrol kualitas, dan pada gilirannya telah memberikan pemanfaatan sumber daya staf yang lebih baik dan peningkatan keseluruhan dalam efisiensi manufaktur.
