Steeds meer industrieën ontdekken een nieuwe technologie bij de productie van industriële toepassingen als alternatief voor de klassieke printplaat. We hebben het over 3D-MID-technologie. Geleidersporen worden aangebracht op spuitgegoten kunststof componenten met behulp van een laser direct structurering proces. Het proces stimuleert de miniaturiseringstrend in de elektronica-industrie en geeft productontwikkelaars nieuwe ontwerpopties. Een aanbieder hiervoor is Meerdere dimensies.
Een levendig beeld van de verschillende 3D-MID-toepassingen (Molded Interconnect Devices of Mechatronic Integrated Devices) kan worden verkregen bij de projecten van 's werelds toonaangevende aanbieder op dit gebied. Ze vereenvoudigen de bediening van huishoudelijke apparaten, verbeteren de rijervaring in een stuurbekrachtiging of openen nieuwe vormen van ruimtebesparing, bijvoorbeeld in sensortechnologie of industriële elektronica. Hoe fijn, gouden sporen op vervormbare kunststoffen de industriële productie veranderen, legt Johannes Schmid uit, Managing Director van Multiple Dimensions.
Technologisch functioneel principe
De basis van elke 3D-MID-toepassing is een thermoplast: "Allereerst injecteren we de component die geschikt is voor de toepassing van de klant. We gebruiken een breed scala aan thermoplasten die een door laser activeerbaar additief bevatten ", zegt Johannes Schmid, die het technologische werkingsprincipe uitlegt. Een laserstraal splitst vervolgens het oppervlak van het plastic en activeert het additief. Het daaropvolgende koperbad maakt het mogelijk dat de geleiderlaag direct op de respectieve thermoplast wordt gevormd. Afhankelijk van het toepassingsgebied moeten deze extreem robuust of temperatuurbestendig zijn: "Sommige zijn zelfs bestand tegen zuur en zweet, bijvoorbeeld in toepassingen voor gehoorapparaten of koptelefoons", vervolgt de Zwitser. Ten slotte het aanbrengen van nikkel als barrièrelaag en de afwerking met een dunne laag goud om goede soldeereigenschappen te garanderen.
Wat het bedrijf onderscheidt van de concurrentie, zijn de bijna microscopisch kleine afmetingen van de productie van strips: "We hebben wereldwijd competitieve productie-expertise, vooral te herkennen aan onze unieke lage stripbreedte en de kleine afstand tussen de strips." De meeste providers bevinden zich momenteel nog steeds in de verte van de tracks met waarden van 300 tot 400 microns. "In het geval van meerdere dimensies daarentegen ligt de technologische limiet in stripgeleiders met een breedte van 80 μm", zegt Schmid. "Deze fijne structuren worden momenteel zeer vaak gebruikt bij betaalautomaten om een hackeraanval te beschermen. De fijne sporen maken het mogelijk om aanvallen op de betaalkaartgegevens te detecteren. "
Van de wasmachine tot het stuur
Het is deze breedte van de sporen en hun afstand tot elkaar die de tarwe van het kaf scheidt in de nieuwe 3D-MID-technologie. Het is cruciaal voor de mate van miniaturisatie en bepalend voor de hoeveelheid functies die in een component kunnen worden gecomprimeerd.
Er zijn al veel toepassingsvoorbeelden voor het concrete gebruik van deze technologie: "Wij produceren voor een breed scala van industrieën. Je kent vast de draaischakelaar van een wasmachine, waarmee ik een programma selecteer. Deze schakelaar bestaat meestal uit een hele reeks kleine mechanische onderdelen - met onze 3D-MID-technologie zijn ze allemaal opgeslagen ". De keuze van het wasprogramma via een capacitieve schakelaar, vrijwel contactloos. Dit heeft verstrekkende gevolgen: in tegenstelling tot mechanische oplossingen, is er geen slijtage die de onderdelen draagt. "Ons bedieningselement is veel eenvoudiger in ontwerp, goedkoper in productie en heeft een langere levensduur", zegt Schmid.
Voor de automobielsector produceren de Zwitsers sensoren die het koppel en de positie van het stuur meten. "Afhankelijk van positie en meetwaarde wordt de stuurbekrachtiging min of meer sterk ondersteund. Hoe nauwkeuriger de meting, hoe directer de rijervaring wordt overgedragen ". Net als het voorbeeld van de wasmachine, gebruiken conventionele oplossingen talloze mechanische onderdelen. Tel in de interactie hiervan echter afwijkingen en toleranties op, die het resultaat in de rijervaring beïnvloeden. "We kunnen deze complete tolerantieketen elimineren met 3D-MID", legt Schmid uit. De technologie bespaart niet alleen componenten en kosten, maar maakt de toepassing ook preciezer en effectiever. Last but not least verhoogt het het rijplezier van de gebruiker.
Hoogste verscheidenheid aan functies in de kleinste ruimte
De aanbieder bewijst momenteel de hoge mate van functionele integratie in de kleinste ruimte voor een speelgoedfabrikant. Voor een betere spelervaring werd een elektronisch circuit geïntegreerd in een plastic component in de kleinste ruimte - inclusief batterij, capacitieve schakelaar en LED-licht. "Er zou niet genoeg ruimte zijn geweest voor een printplaat. Nogmaals, het bedieningselement, dus de capacitieve schakelaar, absoluut slijtvast, omdat er geen mechanisch contact is.
1 mm² beeldsensor maakt 's werelds kleinste digicam mogelijk
In de toekomst zal de nieuwe 3D-MID-technologie ook worden gebruikt op humanoïde robots. De Biel-experts passen momenteel de vingertoppen van een robothand - hun grootte komt overeen met die van een mens - met sporen. Het detectie-element van de robot is uitgerust met sensoren die het hele gebied bestrijken, waarvan de druksignalen centraal naar een connector worden geleid. "Dankzij ons 3D-proces kunnen we de vereiste elektronica precies aansluiten - ondanks de complexe te bewerken curve", zegt Schmid, die de voordelen van driedimensionale bewerking uitlegt.
3D-MID met behulp van het voorbeeld van een rookmelder
De rookmelders van vandaag zijn ideaal voor een technologische upgrade met 3D-MID. De behuizing is van kunststof - de rails kunnen direct worden aangebracht en de printplaat worden vervangen door kabel en connector. Zelfs de batterijopslag is geïntegreerd in de lijst. De productie elimineert complexe soldeerprocessen en het kleine aantal componenten vereenvoudigt de assemblage. Een ander pluspunt is de eenvoudige integratie van extra functies: er wordt nu bijvoorbeeld een capacitieve schakelaar gebruikt die de vorige mechanische vervangt.
Miniaturisatie steeds relevanter in het dagelijks leven
Gebruikers zouden op veel niveaus profiteren van het potentieel van de nieuwe technologie - ook financieel. "We bieden niet alleen onze state-of-the-art methodologie met unieke expertise wereldwijd, maar leveren deze ook goedkoper dan velen op de markt." Alle productiestappen vinden volledig geautomatiseerd in eigen huis plaats. We dekken de volledige procesketen - van het spuitgietproces tot het laserproces en het galvaniseren tot de assemblage van de elektronische componenten. Dit bespaart transportkosten en vooral tijd; Besparingen die we graag doorgeven aan onze klanten ", legt Johannes Schmid uit.
3D MID-componentendrager beschermt kassaterminals
De CEO is ervan overtuigd dat het ontwikkelingspotentieel van 3D-MID-technologie verre van over de horizon is: "De vooruitgang van miniaturisatie op alle gebieden van onze industriële samenleving samen met de trend naar intelligente connectoren voor de industrie 4.0 zorgt voor dat de 3D-MID-technologie nog meer gebruikt zal worden ".