Infrarotheizung gegen Gebläseluft – Was eignet sich eigentlich für Bio-Sensoren?
Wer schon einmal mit der Herstellung von Bio-Sensoren zu tun hatte, kennt das Problem. Es gibt bestimmte Schritte der Aushärtung und Trocknung, bei denen alles genau richtig sein muss. Über Jahre hinweg haben die meisten Menschen einfach die Methode mit Gebläseluft verwendet. Das ist zwar die traditionelle Methode – doch sie ist äußerst langsam.
Das Problem ist, dass zunächst die Luft erwärmt werden muss, bevor diese wiederum das Substrat des Sensors erwärmen kann. Es ist, als würde man versuchen, ein Zimmer mit einem Heizgerät zu erwärmen, bevor man die Wärme auf der Haut spüren kann.
Infrarotlampen eliminieren diesen Zwischenschritt. Sie strahlen Energie direkt in das Material ab. Man muss nicht warten, bis die Luft warm wird.
Die Wartezeit
Gebläsesysteme haben eine hohe „thermische Trägheit“. Das bedeutet, dass es sehr lange dauert, bis sie in Betrieb sind. Man verbringt Minuten damit, den Ofen vorzuheizen – und anschließend noch mehr Zeit damit, darauf zu warten, dass die Wärme in die Sensorschichten eindringt. Das ist wirklich zeitaufwendig.
Infrarotlampen erreichen die gewünschte Temperatur bereits in Sekunden.
Stellen Sie sich mal vor: Wenn man einen 10-minütigen Trocknungsprozess auf 30 Sekunden verkürzen kann, steigt die Produktivität enorm an. Und das Beste daran: Man muss keinen zusätzlichen Platz oder weitere Maschinen kaufen.
Warum es sich anders anfühlt
Wir verwenden meist Infrarotstrahlung im kurzwelligen oder mittelwelligen Bereich. Diese Wellenlängen dringen viel besser in die Substrate der Bio-Sensoren ein als eine Böe heiße Luft. Dadurch entsteht eine gleichmäßige Wärmeverteilung über die gesamte Oberfläche. Man muss sich keine Sorgen mehr machen, dass ungleichmäßige Luftströmungen zu Verformungen oder Abschälungen führen könnten. Es ist einfach sauberer.
Der Nachteil (denn es gibt immer einen Nachteil)
Infrarotstrahlung ist keine Art „Wunderschwamm“. Die Wärmestärke ist extrem hoch. Wenn man die Geschwindigkeit des Transportbands falsch einstellt oder die Lampen zu nahe platziert, können die organischen Schichten des Sensors sofort beschädigt werden. Man kann das nicht einfach so ignorieren. Man braucht einen zuverlässigen PID-Regler sowie einen zuverlässigen Sensorkreislauf, um sicherzustellen, dass die Oberflächentemperatur nicht zu hoch wird und somit ganze Chargen zerstört werden.
Und noch etwas: Wenn man einen Konvektionsofen durch einen Infrarottunnel ersetzt, muss man auch die Kühlphase berücksichtigen. Da Infrarotstrahlung die Energie so schnell abgibt, werden die Bauteile aus der Heizzone heraus deutlich heißer herauskommen. Wenn die Kühlfans nicht stark genug sind, um diese plötzliche Wärmezufuhr zu bewältigen, besteht die Gefahr, dass die Sensoren überhitzt werden. Das muss man im Auge behalten.