Nyomtassunk a jövőben jobb félvezetőket!

Az additív gyártás fontosnak bizonyul, ugyanis a berendezések vezető gyártói új „félvezető-öntödéket” szerszámoznak fel.

Ahogy körülöttünk lassan minden használati tárgy „okossá” válik, világos lett, hogy a félvezetők alapvető fontosságú építőelemek. Ahogy a világjárvány fokozta az okoseszközök iránti igényt, a félvezetők ellátási láncának sérülékenysége napvilágra került. Sajnos a kihívást továbbra sem sikerült leküzdeni, hiszen az 5G telefonok, intelligens autók, de még az olyan, egyszerűnek tűnő fogyasztási cikkek, mint az olaj nélküli, levegős fritőzök iránti igény folyamatosan nő.

Az ellátási lánc világszerte leállt, ez a teljes, chipgyártási iparágat érintette. A károk enyhítésére a chipgyártók módosításokat léptettek életbe, hogy az alapanyagok gyártása megkezdődjön. Az Intel vezérigazgatója azonban nemrég kifejtette, hogy a jelenlegi ellátási nehézségek végleges megoldása több időt, nagyjából 2-3 évet vesz igénybe. Az oka egyszerű. A keresleti hullám fenntartható kezelésére nagyobb gyártási kapacitást kell létrehozni, beleértve a gyártóüzemeket, szakértelmet, és az egyedi beruházási eszközöket.

Érthető, hogy a félvezetők egyedi beruházási eszközei kulcsfontosságúak a nagy összetettségű chip-ek gyártásához, amelyek a napjainkban megszokott eszközöket irányítják. Miközben a chip-ek mérete folyamatosan csökken, a feldolgozott információmennyiség nő, , az alapanyaggyártók fejlesztik a berendezéseiket, hogy kielégítsék a félvezetőgyártók igényeit. Ezek a szerszámok azonban rendkívül összetettek és drágák, termékfejlesztési ciklusuk hosszú.

A fejlesztés elősegítése érdekében a félvezetőanyagok gyártói az additív gyártás felé fordultak. Az additív gyártás lebontja a hagyományos gyártási technológiák kötöttségeit, soha nem látott szabadságot tesz lehetővé a tervezők számára, zökkenőmentes átmenetet biztosít a prototípusgyártástól az egyedig alkatrészek kisszériás gyártásáig. Ez a megközelítés gyorsan elterjedt Európában és az Egyesült Államokban, felgyorsítja az alapanyaggyártási technológiákat a gyártóüzemek számára, amely jobb minőséget, rugalmasságot és cellaarányt eredményez.

A 3D Systems több, mint 10 éves tapasztalattal rendelkezik a félvezető alapanyagok gyártásában, fémalkatrészeket gyártott litográfiai, porlerakó, kábelcsupaszoló gépekhez, érti az additív gyártás jelentőségét. “Ezeknek az összetett gépekhez sok helyen kompromisszumokat kellett kötni, és az additív gyártás, mint viszonylag fiatal gyártási eljárás segít az alkatrészek és alrendszerek optimalizálásában, hogy a funkció és a teljesítmény kerüljön előtérbe a gyárthatósággal szemben.” – mondja Scott Green, a 3D Systems ’Vezető megoldások’ részlegvezetője. “Az additív gyártás számos szempontból segíti a rendszereket, hogy az elvárásoknak, az elvi működésüknek minél jobban megfeleljenek. Amikor ez teljesül, gyorsabban és jobb minőségben tudnak gyártani.”

Minden iparágban vannak olyan szereplők, akik hamarabb átveszik az új megoldásokat, ezzel lépéselőnyre tesznek szert a konkurenciával szemben, jelen esetben a viszonylag egyszerű alkatrészeket nyomtatják, azzal a sajátossággal, hogy általában nagyon tiszta alkatrészekre van szükség. A technológia meghonosítását követően Green már látja az additív gyártással szemben támasztott követelményeket körvonalazódni, ahogy az additív gyártás teret hódít a különböző tervezési területeken.

“A korai felhasználók már rájöttek, hogy az additív gyártás nem csupán bonyolult alkalmazásokhoz való,” ‒ mondja. “Most olyan alkatrészeket keresnek, amelyek messze túlmutatnak a ’vajaskenyér’ (tehát egyszerű, közönséges) alkalmazásokon, például külső hűtésű kábelkötegek. Komolyabb kihívásokat látunk, ami megvalósítható az anyagi térben, például minél karcsúbb keresztmetszetek vagy nagyobb szerkezetek szigorúbb tűrésekkel.”

A félvezető anyagok legfontosabb tulajdonságainak (nagy szakítószilárdság, jó vezetőképesség, nagy korrózió- és kopásállóság) kombinálásakor a legalkalmasabb anyagok a nikkelötvözetek, titán, és alumíniumötvözetek a kívánt alkatrészek gyártására. “Amikor az additív gyártási eljárásokkal készült alkatrészek elterjednek a gépekben, a wolfram népszerűbbé fog válni,” - mondja. Green szerint a vállalatok az öntödék digitalizációjába fognak befektetni, ezért itt az alkalom a gyártók számára, hogy mérlegeljék az additív gyártás jelentette gyártási kapacitást és az ebből származó előnyöket az ellátási láncban. “Az additív gyártás gazdasági és műszaki jellemzői rendkívül egyedi lehetőségeket nyújtanak a félvezetőgyártók számára. Az additív gyártás elősegíti a rendszerekben rejlő lehetőségek kiaknázását, legyen szó alrendszerekről vagy önálló gazdasági egységekről egyaránt, ez jelenleg kritikus.” mondja Green. “Fontos továbbá az ellátási lánc és a műveletek egyszerűsítése, hogy a lépések és a gépek piaci bevezetése is gyorsabb legyen.”

Industryweek / NEW technology magazin Képek forrása: industryweek.com