Particelle normali – La prossima generazione in 3D

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I particelle di test o di norma sono diventate negli ultimi anni indispensabili in molte parti della tecnologia. La loro gamma di applicazioni copre, ad esempio, la convalida della pulizia tecnica, prove sul comportamento in cortocircuito di componenti elettronici o il comportamento di contaminanti particolari in sistemi che trasportano fluidi. Finora, la classificazione delle particelle si limitava esclusivamente alla loro lunghezza, a causa del processo di produzione. Con un nuovo metodo di produzione sviluppato, i particelle possono ora essere specificate in tutte e tre le dimensioni, e questo con una tolleranza significativamente più stretta.

Il nuovo processo di produzione è stato sviluppato nell'ambito di un progetto di ricerca finanziato dal Ministero federale dell'economia e dell'energia, volto allo sviluppo e alla sperimentazione di una metodologia di prova («fault injection testing») per sistemi E/E, al fine di garantire la probabilità di guasto durante la fase di sviluppo del prodotto. L'obiettivo di un sotto-progetto era creare un tipo di particella che, rispetto alla caratterizzazione unidimensionale precedente, fosse specificata in tutte e tre le dimensioni e la cui tolleranza di produzione fosse molto inferiore ai attuali +/- 50 µm. Durante la fase di sviluppo di due anni, i due partner responsabili della realizzazione di questa sotto-attività, Spies Lasertechnik GmbH e BIDAG Technologies GmbH & Co. KG, sono riusciti a generare una procedura a due livelli, che ha permesso di superare di gran lunga gli obiettivi iniziali.

Nel primo livello del processo, le particelle vengono pre-tagliate in una matrice. Grazie alla disposizione a griglia delle particelle durante il processo di taglio, si ottiene già in questa fase di produzione una prima frazionatura preliminare, che consente di selezionare i parametri appropriati per i passaggi successivi. Il secondo livello comprende la lavorazione chimica delle particelle e una frazionatura precisa per pezzo. In questa fase di post-lavorazione, le particelle precedentemente tagliate a laser vengono prima singolarmente separate, poi ridotte alle dimensioni desiderate e infine sottoposte a pulizia chimica e lucidatura. Con questo metodo, per la prima volta, le particelle di norma possono essere prodotte con precisione in lunghezza, larghezza e altezza. L'altezza delle particelle può essere realizzata in incrementi di 50 µm, a partire da un'altezza minima di 100 µm. La lunghezza e la larghezza delle particelle, invece, sono libere da determinare. Attualmente, le particelle sono disponibili in alluminio, acciaio inossidabile e rame. Altri materiali saranno aggiunti nel corso dello sviluppo. La tolleranza di produzione di +/- 20 µm, stabilita durante la fase di pianificazione del progetto, è stata ridotta a +/- 10 µm grazie alla produzione a due livelli. Rispetto alle particelle di prova originali, le particelle così progettate, grazie alla loro forma tridimensionale e alle tolleranze di produzione strette, consentono un campo di applicazione molto più ampio. Questo include, in particolare, test in settori in cui, ad esempio, si devono superare distanze di precisione micrometrica o si deve analizzare il comportamento di flusso in canali stretti, dove altri fattori di influenza devono essere minimizzati il più possibile. Come esempio classico, si cita la sperimentazione del comportamento in cortocircuito di componenti elettronici. Inoltre, si aprono molte altre possibilità di applicazione in vari settori. Fin dalla loro introduzione all'inizio dell'anno, le particelle sono già state utilizzate con successo in settori come l'industria automobilistica, quella ottica o la tecnologia medica. Poiché il nuovo processo di produzione consente una dimensione quasi libera delle particelle, è consigliabile pianificare le dimensioni e il materiale delle particelle in anticipo, in base all'uso futuro delle particelle, con gli esperti di BIDAG Technologies GmbH & Co. KG, che commercializzano le particelle 3D fin dall'inizio dell'anno. L'elevata domanda e numerosi feedback positivi da parte degli utenti sul campo indicano già il bisogno e l'ampio campo di applicazione delle precise particelle di norma tridimensionali.