Normpartikel – A következő generáció 3D-ben

Mátrix

Teszt- vagy szabványrészecskék az elmúlt években számos technológiai területen nélkülözhetetlenné váltak. Alkalmazási spektrumuk például a műszaki tisztaság validálását, az elektronikus alkatrészek rövidzárlati viselkedésének vizsgálatát vagy a részecskeszerű szennyeződések viselkedését folyadékszállító rendszerekben foglalja magában. Eddig a részecskék osztályozása kizárólag gyártási okokból a hosszúságukra korlátozódott. Egy új fejlesztésű gyártási eljárás segítségével a részecskék most már mindhárom dimenzióban meghatározhatók, és ez jelentősen szorosabb toleranciával.

Az új gyártási eljárás egy, a Szövetségi Gazdasági és Energiaügyi Minisztérium által támogatott kutatási projekt keretében jött létre, amely a jelfeldolgozó és -vezérlő rendszerek (E/E rendszerek) tesztelési módszertanának (»fault injection testing«) fejlesztését és kipróbálását célozta a termékfejlesztési szakaszban felmerülő meghibásodási valószínűség biztosítása érdekében. Egy alprojekt célja egy olyan részecstípus volt, amely a korábbi egy-dimenziós jellemzésen túl mindhárom dimenzióban meghatározható, és gyártási toleranciája jelentősen alatta van a korábbi +/- 50 µm-es határnak. A két évig tartó fejlesztési szakaszban a Spies Lasertechnik GmbH és a BIDAG Technologies GmbH & Co. KG projektpartnerek sikeresen kifejlesztettek egy kétszintű eljárást, amellyel a kezdetben kitűzött célokat jelentősen túlteljesítették.

A folyamat első szakaszában a részecskéket egy mátrixban elővágják. A részecskék mátrixszerű elrendezése a vágási folyamat során már ebben a gyártási szakaszban elsődleges frakcionálást eredményez, lehetővé téve a következő lépések paramétereinek megfelelő kiválasztását. A második szakasz a részecskék kémiai utófeldolgozását és darabszámra pontos frakcionálását foglalja magában. Ennek során a korábban lézerrel vágott részecskéket először egyesítik, majd a célméretekre csökkentik, végül kémiai úton megtisztítják és polírozzák őket. Ezzel a módszerrel a szabvány részecskék először pontosan gyárthatók hossz, szélesség és magasság szerint. A részecskék magassága 50 µm-es lépcsőkben valósítható meg, minimum 100 µm-es magasságtól. A részecskék hosszúsága és szélessége szabadon meghatározható. A jelenlegi fejlesztési szakaszban az alumínium, rozsdamentes acél és réz részecskék állnak rendelkezésre. További anyagok a további fejlesztés során kerülnek hozzáadásra. A projektterv során kitűzött gyártási tolerancia +/- 20 µm a kétszintű gyártás eredményeként +/- 10 µm-re csökkenthető volt. A korábbi teszt részecskékkel szemben ezek a háromdimenziós kialakítású részecskék és szoros gyártási toleranciáik lehetővé teszik a jelentősen bővített alkalmazási spektrumot. Ez különösen olyan tesztekben hasznos, ahol például mikrométeres pontossággal kell áthidalni távolságokat, vagy a folyadékáramlás viselkedését szűk csatornákban vizsgálják, és ahol a további befolyásoló tényezőket minimálisra kell csökkenteni. A rövidzárlati viselkedés vizsgálata elektronikus alkatrészek esetében példaként említhető. Emellett számos más alkalmazási lehetőség is adódik különböző szektorokban. A részecskék már a év elején megkezdett megjelenésük óta sikeresen alkalmazásra találtak az autóiparban, optikai iparban vagy orvostechnikában. Mivel az új fejlesztésű gyártási eljárás szinte szabadon méretezhetővé teszi a részecskéket, érdemes a méreteket és a részecskeanyagot előzetesen megtervezni a részecskék jövőbeli alkalmazási területe alapján az BIDAG Technologies GmbH & Co. KG szakértőivel, akikkel a 3D részecskék már az év eleje óta kereskedelmi forgalomban vannak. A magas kereslet és a felhasználóktól érkező pozitív visszajelzések már bizonyítják a pontos háromdimenziós szabvány részecskék iránti igényt és széles alkalmazási lehetőségeiket.