Foire aux questions

Le dosage sans contact est un procédé qui permet de gagner du temps et qui utilise la haute technologie pour déposer des matériaux liquides sur un support ou à déposer un fluide sans établir de contact physique direct. Des exemples de ces matériaux liquides peuvent être des colles, des graisses ou des métaux liquides. Les valves piézoélectriques constituent L'instrument principal de ce processus de travail. Elles peuvent émettre même des quantités infimes et qui sont donc appelées valves de microdosage.

Le microdosage est un procédé contrôlé avec beaucoup de finesse qui permet de déposer des liquides de l'ordre du micro- et du nanolitre. Outre la garantie d'une utilisation efficace des matériaux de dosage souvent coûteux, le microdosage offre également un degré élevé de répétabilité et de sécurité du processus. Les valves de microdosage utilisées atteignent les fréquences les plus élevées même pour une quantité minimale de dosage. Comme la dépose se fait sans contact, les dommages sur le support relèvent désormais du passé.

La valve à jet est le composant central du dosage sans contact : grâce à ses géométries de buses sophistiquées et à sa commande précise, de très petites quantités peuvent être déposées sans contact. Un poussoir se fermant rapidement expulse le fluide de dosage affluant sous une pression d'alimentation constante au niveau d'une buse. Les forces ainsi générées au niveau de la buse entraînent une accélération très rapide du fluide de dosage sortant, de sorte que le liquide est déposé directement sur le substrat et ne dévie pas dans une direction horizontale ou verticale.

La dépose sans contact au moyen d'une valve à jet offre de nombreux avantages par rapport à un procédé de dépose dans lequel le fluide porteur et la buse se touchent pratiquement :

• Les fréquences de dosage considérablement plus élevées entraînent des débits nettement plus élevés.
• Le dosage sans contact entre le substrat et la buse de jet réduit considérablement le risque d'interruption de la production, il n'y a pas d'endommagement de la pièce. Le repositionnement de la buse, qui prend beaucoup de temps, est évité.
• Le jetting permet de déposer avec précision de très petites quantités de dosage. L'absence de formation de gouttes permet de réduire la perte de temps en cas de modification du montage d'essai. Elle vous fait également gagner du temps en vous épargnant le nettoyage après production.
• Le mouvement d'arrachement de l'aiguille de dosage vers le haut est supprimé lors du jetting, c'est pourquoi une machine mobile uniquement dans les dimensions X et Y est suffisante. La construction mécanique est ainsi plus simple.

La viscosité est une propriété caractéristique des fluides. C'est ainsi que l'on désigne les substances fluides, indépendamment du fait qu'il s'agisse de liquides, de gaz ou même en partie de solides, par exemple de matières en vrac. La grandeur de mesure viscosité caractérise la résistance à la déformation plastique qui va de pair avec l'écoulement. En tant qu'unité de mesure, la viscosité correspond à la valeur inverse de la fluidité, c'est-à-dire de la capacité d'écoulement. Pour les applications techniques, les fluides sont classés en trois catégories : les substances à faible, moyenne et haute viscosité. La plupart des substances fluides auxquelles l'homme a affaire au quotidien appartiennent au groupe des fluides peu visqueux, à commencer par l'eau. Une exception notable est le miel, qui présente une viscosité moyenne à élevée en fonction de la variété et du stockage. Les limites des domaines se situent à environ 300 mPas pour la transition entre les substances à faible et moyenne viscosité. Les fluides à haute viscosité commencent à partir d'environ 8000 mPas. Cette répartition détermine également le système de microdosage à utiliser. Le MDS 3010A est conçu pour les fluides de faible viscosité, le MDS 3020A pour les fluides de viscosité moyenne et les systèmes MDS 3200+ et MDS 3200+F pour les fluides de haute viscosité.

Les critères typiques qui exigent l'utilisation de valves de microdosage VERMES sont les suivants :

• De petits points / quantités de dosage de l'ordre de quelques nanolitres à quelques microlitres. Selon la viscosité du produit et les propriétés de la surface du substrat, cela donne des points de dosage sur la surface de 0,2 - 0,3 mm minimum à quelques mm maximum.
• Fréquence de dosage élevée, c.-à-d. beaucoup de points de dosage en peu de temps
  • avec une valve fixe ou à déplacement continu, des fréquences de quelques centaines de points de dosage par seconde sont possibles ;
  • si la valve se déplace individuellement vers chaque point de dosage et doit s'y arrêter, la fréquence de dosage de l'installation dépend de l'interaction des axes avec la valve et de la distance entre les points de dosage. Avec des axes suffisamment rapides et des trajectoires courtes, plus de 10 points par seconde sont réalistes ;
  • pour plus d'informations sur les fréquences et les temps de dosage, qui peuvent éventuellement aussi être pertinents pour la planification d'une installation, voir le thème 'Intégration d'un MDS 3000 dans une installation automatique'.
• Exigences élevées en matière de répétabilité pour quantités de dosage réduites.
• De grandes tolérances sur la pièce doivent être compensées, ce qui rend un dosage à l'aiguille critique à l'axe Z peu pratique.
• Les pièces en contact avec le produit doivent pouvoir être facilement nettoyées, voire désinfectées.

MDS =  Microdispensing system (Système de microdosage)

MDV =  Micro Dispensing Valve (valve de microdosage)

MDC =  Micro Dispensing Controller (Contrôleur de microdosage)

MDF =  Micro Dispensing Fluid box (Boîtier de transfert de fluide de microdosage)

MDS 3010A-FD

MDS 3010A-FA

MDS 3020A-FD

MDS 3020A-FA

MDS 3200⁺

MDS 3200⁺F

FD = First Drop: First Drop : convient à la majorité des applications dans la plage de faible et moyenne viscosité. Le réglage (voir "Qu'est-ce que réglage ?") s'effectue en vissant avec précision l'unité de buse (NU). Le processus est contrôlé électroniquement.

FA = Fixed Adjust: convient pour des applications/fluides et installations spéciales avec emploi parallèle, voire très parallèle d'un grand nombre de valves. Le réglage se fait électroniquement. Un vissage n'est pas nécessaire.

L'ensemble buse (en abrégé NU, d'après le terme anglais Nozzle Unit) désigne un module du système de microdosage (MDS) au sein duquel le dosage du fluide est effectué. Elle est vissée en tant qu'unité séparée à l'extrémité inférieure du corps de valve et contient, outre le guide du poussoir (TG, pour Tappet Guidance), l'écrou de réglage de la buse (NAN, pour Nozzle Adjusting Nut).

L'insert de buse (NU, pour Nozzle Insert) est un élément important du système de dosage. Le diamètre intérieur de l'orifice du canal de la buse ainsi que la géométrie de la buse au niveau du diaphragme sont des facteurs essentiels pour influencer le résultat du dosage. Le choix du bon insert de buse est de ce fait décisif pour le fonctionnement optimal du système de microdosage.

Dans un système de microdosage, le boîtier de transfert de fluide est la partie de l'installation qui est en contact direct avec le fluide à doser. Il s'agit d'un module autonome qui se dévisse facilement pour le nettoyage et l'entretien. Pour cela, il suffit de desserrer deux vis qui relient le corps de la valve et le boîtier de microdosage de fluide (MDF). Les boîtiers de transfert de fluide des systèmes de microdosage sont également isolés thermiquement des actionneurs. Ils se distinguent par une série de caractéristiques qui permettent une adaptation flexible aux fluides à traiter et à d'autres paramètres de fonctionnement. Les différences portent par exemple sur les matériaux utilisés, sur la configuration, par exemple en tant que modèle à angle droit ou gauche, mais aussi sur le type d'alimentation en fluide. La plupart du temps, le fluide à doser est certes alimenté à partir d'une cartouche, mais il est également possible de l'alimenter par des tuyaux flexibles à partir d'un réservoir sous pression.

Les systèmes de la série MDS 3000 sont conçus de manière modulaire. Il en résulte de nombreuses possibilités de configuration :

• Il faut d'abord choisir le bon système (MDS 3010A, MDS 3020A, MDS 3200⁺, MDS 3200⁺F). La décision est généralement prise en fonction de la viscosité du produit.
• Il faut faire le bon choix de l'insert de la buse et, le cas échéant, du poussoir. Dans la plupart des cas, la taille souhaitée du point de dosage est déterminante pour cette décision.
• En outre, la résistance chimique au produit peut jouer un rôle dans le choix des pièces en contact avec le produit, c'est-à-dire le matériau d'étanchéité et le boîtier de transfert de fluide. La forme du boîtier de transfert dépend de la question s’il doit être alimenté à partir d'une cartouche ou d'un réservoir d'alimentation via un raccord de tuyau. D'autres formes de boîtier de transfert de fluide sont disponibles pour des applications spéciales
• The fluidic profile depends on whether a cartridge or tubing connecting to a pressure tank is being used. More fluidic profiles are available for special usage.
• La longueur du câble peut également être adaptée aux exigences de l'installation.

Le faisceau de câbles conduisant la charge doit être séparé du faisceau conduisant le signal (diaphonie) :

• Câble d'actionneur : tension d'alimentation pour le piézo
• Câble de capteur : transfert de données entre MDV et MDC

Il existe des longueurs standard de 2 m, 2,5 m, 5 m, 7 m, 8 m et 10 m. Sinon, des longueurs spécifiques aux covenances du client sont également disponibles.

Afin d'obtenir une précision de dosage aussi élevée que possible - indépendamment de l'usure du poussoir -, la distance entre l'insert de la buse et le poussoir est réglée sur place par le client et peut également être réajustée si nécessaire. Il n'est pas nécessaire d'envoyer la valve pour l'ajuster, même si l'insert de la buse et le poussoir sont remplacés sur place. Pour plus de détails sur l'exécution du processus de réglage, veuillez consulter le mode d'emploi.

RI = Rising: le temps (en ms) que met la valva pour s'ouvrir.

FA = Falling: le temps (en ms) que met la valva pour se fermer.

OT = Open Time: le temps (en ms) pendant lesquel la valve reste en position ouverte.

NL = Needle Lift: la proportion (en %) de la course maximale normalisée du poussoir que le système atteint avec le réglage correspondant

DL = Delay: le temps d'attente (en ms) entre un cycle de dosage terminé et le suivant.

NP = Number of Pulses: Nombre de cycles de dosage provoqués par une impulsion de déclenchement.

La pression d'alimentation est la pression qui s'exerce de l'extérieur sur le fluide de dosage afin d'assurer le ravitaillement en produit correspondant.

La pression de dosage proprement dite, qui donne naissance au jet de dosage, n'est générée qu'entre le poussoir et l'insert de la buse et ne peut pas être mesurée directement. Dans la plupart des cas, elle est nettement supérieure à la pression d'alimentation.

Comme décrit au point "Quelle est la différence entre la pression d'alimentation et la pression de dosage ?", la pression d'alimentation n'a pas d'influence directe sur les performances de dosage. Une pression d'alimentation suffisante est toutefois nécessaire pour garantir un fonctionnement correct de la valve de dosage. En outre, les variations de la pression d'alimentation peuvent avoir un effet négatif sur la qualité du dosage, car elles entraînent un ravitaillement irrégulier du produit.

En règle générale, on peut dire que les produits à faible viscosité, comme l'eau, peuvent pratiquement être dosés avec n'importe quel paramètre - avec des résultats différents, bien sûr, mais une gouttelette ou un jet se forme presque toujours par la seule pression d'alimentation. Pour les produits plus visqueux, les paramètres optimaux doivent d'abord être trouvés. Si vous ne disposez pas d'un test de dosage de VERMES pour votre fluide, nous vous conseillerons volontiers par téléphone sur les paramètres avec lesquels vous pouvez commencer vos essais d'optimisation.

Le dosage sans contact signifie que le fluide de dosage vole librement sur une certaine distance avant d'atteindre le substrat. Quelle peut être la taille de cette distance ? En principe, plus la distance est courte, plus l'image de dosage est propre. Mais la distance doit au moins être suffisamment grande pour garantir un décollement du produit.

Dans la pratique, la distance minimale est d'environ 0,5 mm, pour la plupart des applications entre 1 et 3 mm, plus rarement jusqu'à 5 ou même plus de 10 mm.

Le chauffage réduit la viscosité de nombreux fluides et facilite ainsi le dosage. Le MDS 3200⁺ est adapté aux produits à très haute viscosité et, par conséquent, ne nécessite le plus souvent pas de chauffage. Il est néanmoins possible d'équiper un MDS 3000+ d'un chauffage de buse.

Pour le nettoyage, les pièces en contact avec le fluide peuvent être retirées en un tour de main et nettoyées à l'aide de brosses et de fils métalliques spéciaux. En outre, les pièces en contact avec le fluide peuvent être nettoyées sans problème dans un bain à ultrasons.

Il faut tout d'abord déterminer selon quel principe de base l'installation de dosage doit fonctionner. La question décisive est de savoir si le dosage doit se dérouler en continu, par exemple si une chenille doit être dosée, ou si une multitude de points individuels doivent être atteints à une fréquence élevée. La question de savoir si c'est le substrat ou la valve qui se déplace ne joue qu'un rôle secondaire du point de vue de la technique de dosage.

Dans le cas d'un dosage continu de chenilles par exemple, la fréquence propre de la valve est déterminante pour calculer la vitesse de déplacement de la valve. La fréquence est calculée en divisant 1 s par le temps de dosage par impulsion (c'est-à-dire la somme du temps d'ouverture de la valve (Rising), du temps pendant lequel la valve reste ouverte (Open Time), du temps de fermeture (Falling) et du temps d'attente entre deux impulsions de dosage (Delay).

D'un point de vue purement mathématique, des fréquences de plusieurs centaines de Hz sont donc possibles et d'ailleurs réalistes pour certaines applications. Cependant, un optimum peut également être trouvé à des fréquences plus faibles si une quantité de dosage plus élevée par impulsion est obtenue grâce à une durée d'ouverture plus longue.

S'il s'agit d'une application dans laquelle chaque point de dosage est démarré individuellement, le constructeur de l'installation s'intéresse surtout à la manière dont le système de dosage peut être intégré dans l'installation. Nous recommandons ici une communication au moyen d'une interface API (pour plus de détails, voir 'Interfaces').

Après réception d'une impulsion de déclenchement, le MDS exécute un processus de dosage prédéfini (un ou plusieurs cycles de dosage) et envoie ensuite un signal 'Dispense Ready'. La durée du dosage dépend donc, comme décrit ci-dessus, de la longueur de l'impulsion individuelle et du nombre de cycles de dosage réglés. Pour les cycles de dosage individuels, un intervalle de temps entre l'envoi de l'impulsion de déclenchement et la réception du signal 'Dispense Ready' nettement inférieur à 10 ms est réaliste.

D'autres modes de fonctionnement sont également possibles pour l'intégration dans une installation (voir 'Modes de fonctionnement').

Interface API, RS 232 (interface sérielle)

Dans tous les cas, l'interface API devrait être pilotée dans une installation automatique, afin que l'impulsion de dosage puisse être traitée en temps réel (temps de réaction de l'ordre de la microseconde), et en option, l'utilisation du signal 'Dispense Ready'. Le signal de déclenchement peut être un signal de tension de 24 V, 5 Vn ou une commande de courant de 10 A.

Si l'on se décide pour cette option, l'unité de commande VERMES (MDC) doit être installée de manière à ce que le clavier soit facilement accessible pour l'utilisateur.

Pour les installations plus complexes, il est recommandé d'opter en outre pour une commande via RS232, afin de pouvoir transmettre des jeux d'instructions plus complexes au MDC.

Il existe en principe 3 modes de fonctionnement : en

• en mode normal, un signal de déclenchement active un nombre prédéfini de cycles de dosage. Comme le nombre de cycles prédéfinis peut être choisi à volonté entre 1 et 32000, l'installation a la possibilité, en cas de succession rapide d'injections, soit de les 'déclencher' individuellement chaque injection, soit de d'activer une séquence d'injections préprogrammée avec un signal de déclenchement. Nous recommandons le "déclenchement" de d'injections individuelles.
• En mode 'Infinite', les cycles de dosage sont toujours redéclenchés aussi lontemps que le signal de déclenchement externe est présent. Ce mode est utilisé par exemple lorsqu'une installation automatique doit doser une ligne pendant un déplacement de A vers B. Dans ce cas, le signal de déclenchement est réglé sur 'high' au point A et sur 'low' lorsque le point B est atteint.
• En mode 'External', la valve est maintenue ouverte (donc le 'temps d'ouverture' est prolongé) aussi lontgtemps que le signal de déclenchement externe est présent. Ce mode n'est bien sûr recommandé que pour les produits relativement fluides qui peuvent être dosés en jet libre sans mouvement de pompage permanent.