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Additive Manufacturing (AM) für die Mikrofertigung

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AM ist eine Schlüsseltechnologie, die kürzere Produktlebenszyklen und Massenanpassungen auf Mikroebene ermöglicht.

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Nanofabrica hat eine Plattform für die additive Fertigung (AM) auf Mikronebene entwickelt, die eine End-to-End-Lösung für Hersteller bietet, die Mikron- und Submikron-Auflösungen und Oberflächenbeschaffenheiten benötigen.

Bislang haben es wichtige AM-Plattformentwickler schwer, eine Auflösung unter 50 Mikron zu erreichen, und die wenigen Unternehmen, die sich um eine AM-Lösung für die Mikrofertigung bemüht haben, sind entweder extrem teuer, extrem langsam oder können nur sehr kleine Teile drucken.

Nanofabrica hat eine Reihe von Anwendungen im Bereich der Optik, Halbleiter, Mikroelektronik, MEMS, Mikrofluidik und Life Sciences identifiziert, die sich ideal für die AM-Mikrofertigung eignen. Produkte wie Gehäuse für die Mikroelektronik, Mikrofedern, Mikrostellglieder und Mikrosensoren sowie zahlreiche medizinische Anwendungen wie Mikroventile, Mikrospritzen und mikroimplantierbare oder chirurgische Geräte.

So funktioniert der Prozess

Der erste Durchbruch der Technologie von Nanofabrica ermöglicht eine hohe Präzision zu den für die industrielle Fertigung erforderlichen Kosten. Der AM-Prozess von Nanofabrica basiert auf einer in der AM-Welt bekannten Technologie - einer Digital Light Processor (DLP)-Maschine -, aber um wiederholbare Mikronauflösungen zu erreichen, kombiniert er DLP mit dem Einsatz adaptiver Optiken. Dieses Werkzeug ermöglicht in Verbindung mit einer Reihe von Sensoren einen geschlossenen Rückkopplungskreislauf; das Kernelement, mit dem das Produkt von Nanofabrica eine sehr hohe Genauigkeit erreicht und gleichzeitig als Fertigungslösung kostengünstig bleibt. Wo alle anderen AM-Plattform-Entwickler in diesem Raum Präzision durch großartige Hardware erreichen, befasst sich Nanofabrica mit Software, bei der Lösungen einfacher, robuster und kostengünstiger sind. Adaptive Optiken wurden in anderen Technologiebereichen eingesetzt, aber dies ist das erste Mal, dass sie auf eine AM-Technologie angewendet werden, und ein weiterer Aspekt der AM-Plattform von Nanofabrica ist die Fähigkeit, Mikrometerauflösungen über Zentimeter große Teile zu erreichen. Um dies zu ermöglichen, wurden mehrere Technologien kombiniert.

Insbesondere hat das Unternehmen seinen innovativen Einsatz der adaptiven Optik genutzt und diese Bildeinheit mit Technologie und Know-how für die Halbleiterindustrie erweitert. Durch die Arbeit an der Schnittstelle von Halbleitern und AM kann Nanofabrica große Makroteile mit komplizierten Mikrodetails herstellen. Dies kann auch mit hoher Geschwindigkeit durch die Einführung einer Mehrfachauflösungsstrategie erreicht werden; Teile, bei denen feine Details erforderlich sind, werden relativ langsam gedruckt, aber in den Bereichen, in denen die Details nicht so anspruchsvoll sind, wird das Teil mit einer Geschwindigkeit von 10x bis 100x schneller gedruckt, wodurch die gesamte Druckgeschwindigkeit 5x bis 100x schneller ist als bei anderen Micro AM-Plattformen.

Darüber hinaus können für OEMs, die Kleinteile benötigen, Tausende von Teilen in einem einzigen Build auf der Nanofabrica-Plattform gedruckt werden, was sie zu einer echten Massenproduktionstechnologie für Hersteller von Mikroprodukten oder Komponenten macht.

Die Mehrfachauflösungsfähigkeit ist möglich durch Hardware, die einen Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Auflösung ermöglicht, und Softwarealgorithmen, die das Teil und den Druckweg vorbereiten, indem sie es definieren und in niedrig- und hochauflösende Bereiche unterteilen, die in den Druckerpfad und die Maschinenparameter eingegeben werden. Es gibt nicht nur zwei Auflösungen, sondern ein Spektrum von Auflösungen, die es ermöglichen, die Geschwindigkeit zu optimieren und gleichzeitig zufriedenstellende Ergebnisse im gesamten Teil zu erzielen.

Die endgültige Algorithmenfamilie konzentriert sich auf die Dateivorbereitung und die Optimierung von Parametern wie Druckwinkelplatte, Halterungen usw., die einen präzisen, optimierten und zuverlässigen Druckprozess gewährleisten.

Nanofabrica hat auch eigene Materialien entwickelt (basierend auf den am häufigsten verwendeten Industriepolymeren), die eine ultrahohe Auflösung in gefertigten Teilen ermöglichen - was bedeutet das für die Hersteller?

Die Nanofabrica AM-Technologie bringt AM in neue Märkte und ermöglicht neue Anwendungen, insbesondere für Hersteller, die Genauigkeit und Auflösung im Mikron- und Submikronbereich benötigen. Da AM relativ unabhängig von der Komplexität der Teile ist, ist es möglich, einzigartige Geometrien zu entwerfen und herzustellen, und die Nanofabrica-Technologie ist zu einer Schlüsseltechnologie geworden.

AM erfordert auch keine Einrichtungskosten. Die für traditionelle Fertigungsprozesse erforderlichen Werkzeuge wirken sich nicht nur negativ auf die Produkteinführungszeit aus, sondern machen solche Prozesse auch für kleine oder mittlere Serien unwirtschaftlich. Für AM-Technologien sind kleine und mittlere Auflagen wirtschaftlich und stellen heute den Sweet Spot für die Technologie dar.

Fügen Sie der Mischung hinzu, dass AM Massenanpassung, Personalisierung und die Möglichkeit, die gleiche Produktionsplattform für Prototyping, Kleinserien und Massenfertigung zu nutzen, ermöglicht, und Sie beginnen, die Vielzahl der Möglichkeiten zu sehen, die jetzt für Mikrohersteller existieren

Wenn Konstrukteure und Hersteller die Möglichkeiten bewerten, die es für den Einsatz von AM gibt, um traditionelle Herstellungsverfahren zu ersetzen oder, was wahrscheinlicher ist, neben ihnen zu sitzen, muss es einen Quantensprung in der Art und Weise geben, wie sie das gesamte Design an den Herstellungsprozess anpassen.

Dies beginnt mit der Neubewertung des Produktdesigns, und das Thema Design für die additive Fertigung (DfAM) ist heute zu einem fruchtbaren Diskussions- und Diskussionsfeld geworden.

Während AM-Anwender beginnen, DfAM für Makro-AM-Plattformen zu nutzen, gibt es wenig bis gar kein Verständnis für die DfAM-Probleme bei der Verwendung von AM für Mikroanwendungen. Nanofabrica fördert eine partnerschaftliche Beziehung zu seinen Kunden, um die Möglichkeiten zu finden und Fallen zu vermeiden, die bei der Einführung von AM für Produktionszwecke im Bereich der Mikrofertigung bestehen.

Die Micro-AM-Technologie von Nanofabrica, die an der Schnittstelle von AM zur Produktion und dem branchenweiten Streben nach Miniaturisierung steht, hebt den Deckel für Designer und Hersteller, um den inhärenten Vorteil von AM zu nutzen und endlich die mit AM bestehende Fähigkeit zu nutzen, komplexe Teile in kleinen, mittleren und großen Stückzahlen zeitnah und kostengünstig herzustellen

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