Verder gaan dan de oven: het gebruik van infrarood in de productie van biosensoren
Als je een slimme productielijn voor biosensoren wilt bouwen, weet je vast al dat die ouderwetse convectieovens niet meer voldoen. Ze zijn traag en onhandig in gebruik. Als je een geavanceerde productielijn wilt runnen, heb je warmte nodig die onmiddellijk reageert op de commando’s van je PLC zodra ze worden verstuurd.
Daar komt infrarood (IR) om de hoek kijken. Het werkt snel – echt heel snel. En voor de delicate stappen van het drogen en harden van de sensormembranen is die snelheid cruciaal.
Hoe je de juiste hoeveelheid warmte verkrijgt
Biosensoren zijn gevoelig: het gaat om dunne lagen en organische coatingen die gemakkelijk kunnen beschadigen als je te veel druk uitoefent. We gebruiken daarom korte-golf IR-emitters. Zij verspillen geen tijd met het opwarmen van de lucht rondom het product. Ze richten zich rechtstreeks op het substraat. Hierdoor blijft de rest van de apparatuur koeler en is de ruimte die nodig is kleiner.
Maar je kunt ze niet zomaar aansluiten en hopen op het beste resultaat. Je hebt PID-regelaars en closed-loop-feedback nodig. Hierdoor kun je de vermogenssterkte aanpassen aan de snelheid van de transportband. Elke sensor krijgt precies de energie die hij nodig heeft – niets meer, niets minder.
De technische details
We gebruiken meestal kwartsomhulsels voor de lampen, zodat de warmte goed kan doordringen. Afhankelijk van de indeling van je elektriciteitsnetwerk, kun je deze lampen serieus of parallel aansluiten, zodat je geen last hebt van spanningsschommelingen over lange afstanden.
Een tip: lampen met hoge vermogens zijn goed om veel energie te produceren, maar ze kunnen ook schadelijk zijn. Als je niet voorzichtig bent, kunnen er hete plekken ontstaan die de sensormembranen beschaden. Je zult wat tijd moeten besteden aan het instellen van de afstand tussen de lamp en het substraat, maar dit is de moeite waard om te voorkomen dat je een hele batch sensors moet weggooien.
Waarom dit het leven gemakkelijker maakt
Het mooiste is dat je niet meer hoeft te wachten tot de heater “opwarmt”. Je draait gewoon het knopje om en na enkele seconden is het al de gewenste temperatuur. Hierdoor wordt het verwarmingsproces ‘op vraag’ uitgevoerd, waardoor je geen elektriciteit verspilt wanneer de productielijn stilstaat. Bovendien wordt je productielijn veel flexibeler. Als de grootte van de sensor verandert, hoef je alleen maar de lampen te vervangen. Je hoeft de hele thermische kamer niet te demonteren en opnieuw te ontwerpen. Het werkt gewoon.