EIPC テクニカル スナップショット: 新しいレーザー

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「夏も終わったし、仕事に戻るよ！」 これは、自動車エレクトロニクス技術の進歩をテーマとした、9 月 14 日開催の第 18 回 EIPC テクニカル スナップショット ウェビナーへの招待状の冒頭文で、EIPC 会長のアラン モーガンが紹介および司会を務めました。

「完全に印刷されたスマート コンポーネント - 積層造形とセンサー印刷を組み合わせたもの」と題された最初のプレゼンテーションは、フラウンホーファーレーザー技術研究所の薄膜処理専門家、ジョナス マーティン氏によるものでした。

同氏は、プリンテッドエレクトロニクスや組み込みセンサーにおける絶縁性および導電性コーティングの特性と機能が薄膜処理によってどのように強化されるかについて議論し、すでにコーティングされたコンポーネント表面のレーザーベースの改質と、コーティングおよびコーティングによるフィルムの積層造形という 2 つのアプローチについて説明しました。熱後処理。

2 番目のアプローチを詳細に検討し、彼は一連の処理ステップ、つまり表面前処理、ゾルゲルまたはナノ粒子分散液の化学溶液堆積、レーザーベースの乾燥、およびレーザーベースの機能化を説明しました。 この手順にはバッチプロセスや真空プロセスは含まれず、自動化されたインライン操作が可能です。 リソース効率が高く、柔軟性があり、低コストです。 機能性材料を基材の選択した領域に適用できるため、大量製品の個別化が可能になり、ポリエステル箔のような温度に敏感な基材にも加工できます。

統合された機能を備えたコンポーネントの需要は増加し続けています。 マーティン氏は、プリントセンサーのアプリケーションと統合のいくつかのコンセプトを示し、フラウンホーファーの「Go Beyond 4.0」灯台プロジェクトに言及しました。このプロジェクトは、伝統的な生産方法と未来志向のテクノロジーおよびデジタル製造方法を組み合わせて、市場関連の新しい戦略とプロセス革新を開発することに取り組んでいます。自動車生産などの応用分野。 彼の例では、材料の付加印刷とレーザーアブレーションのためのデジタルモジュールが既存のプロセスに統合され、印刷層の埋め込み、印刷およびレーザー乾燥のためのレーザー構造化を使用して、ピエゾ早期衝撃警告センサーを車のドアの構造に組み込んでいます。誘電体絶縁層を形成し、絶縁体上に導電層を印刷してレーザー硬化します。 さらなる例としては、埋め込まれたひずみゲージや高出力エレクトロニクス用の機能層がありました。 半完成または完成したコンポーネントへの機能の直接印刷は、簡単に自動化された製造アプローチであり、3D プリントされたコンポーネントにさまざまな機能を追加するために使用することもできます。 最終製品だけでなく工具も同様です。Mertin の最終的な例は、印刷およびレーザー焼結されたひずみゲージが切削チップの後ろに埋め込まれた 3D プリントのフライスでした。

パワー エレクトロニクス コンポーネントの熱管理に対する新しいアプローチが、ドイツの IQEVOLUTION 社のビジネス開発担当副社長である Christopher Rocneanu 氏によって紹介され、ステンレス鋼で 3D プリントされた液冷ヒートシンクの製造と応用について説明されました。 なぜ銅やアルミニウムではなくステンレス鋼なのでしょうか? その答えは耐食性だけではなく、選択的なレーザー溶融によって極薄肉構造を形成できる能力にあります。 工具不要の製造プロセスには、3D-CAD ファイルによって駆動されるレーザー機械によるステンレス鋼粉末の層ごとの溶解が含まれます。 壁厚 150 ミクロンの複雑な漏れのない形状を実現できますが、銅またはアルミニウムの同等の形状には 800 ミクロン以上が必要です。

このプロセスはラピッドプロトタイピングを可能にするだけでなく、大量生産にも適しています。 金属粉末は非常に薄い層で塗布され、レーザー ビームによって溶解され、レーザーによって粉末が溶解される箇所に均質な金属構造が形成されます。 粉末の残りの部分は変化せず、プロセスの最後に除去されます。 形状は、ビーム直径、粉末の粒径、層の厚さ、レーザービームの速度と出力、および連続するスキャン間の選択されたピッチの関数です。 結果として得られるステンレス鋼ヒートシンクは、非常に低い熱抵抗でかなりの熱負荷を放散することができます。