VAD ÄR FOTOKEMISK BEARBETNING OCH VARFÖR ÄR DEN SÅ VIKTIG?

Fotokemisk bearbetning (även känd som kemisk fräsning eller kemisk etsning) är en subtraktiv metallteknik som använder temperaturreglerade frätande kemikalier för att producera komplexa och intrikata former och mönster för elektroniska komponenter och system. 

Tillverkare väljer ofta fotokemisk bearbetning av flera skäl:

• Förmågan att etsa på nästan alla metaller
• Snabba och enkla prototyp-, modifierings- och revideringsprocesser
• Minskar värmespänningsrelaterade problem vid tillverkningen 
• Minskar förekomsten av grader (inga grader på delarna)
• Väldigt exakt och möjlighet att skapa invecklade geometriska mönster på tunna, lätta metallplåtar
• Kostnads- och tidseffektiv

Fotokemiska bearbetningsprocesser matchar den ökade efterfrågan på mindre, lättare elektroniska system, enheter och komponenter i ett antal olika branscher, till exempel:

• Luftfartsindustrin 
• Fordon
• Elektronisk 
• Läkemedel och sjukvård 
• Försvaret

Till skillnad från mer traditionella metallbearbetningsprocesser (tråd-EDM, stansning osv.) kan fotokemisk bearbetning producera ett brett utbud av mycket exakta prototyper och färdiga komponenter snabbt och effektivt för alla ovanstående branscher (och mer). 

Låt oss titta mer detaljerat på de fem främsta anledningarna till att tillverkare bör överväga fotokemisk bearbetning för metalltillverkning. 

1. EXTREMT MÅNGSIDIG (KAN FUNGERA FÖR NÄSTAN ALLA METALLER)

Fotokemisk bearbetning är extremt mångsidig. Kan effektivt etsa nästan alla metaller med relativ lätthet.

Denna mångsidighet är som en skänk från ovan för tillverkare. Metallens hårdhet, mjukhet, bräcklighet, tjocklek och storlek är till stor del irrelevant, vilket är något man inte finner vid användning av mer konventionella metallbearbetningsmetoder. 

Vattenstråleskärning och tråd-EDM är till exempel mindre mångsidiga. Vattenstråleskärning är inte lämpad för tuffare och tjockare metaller, medan tråd-EDM endast fungerar på metaller med elektrisk ledningsförmåga, vilket ibland kräver ett ledande lager (assisterande elektrod) på arbetsstyckets yta. 

Läs mer om de föredragna etsningsmaterialen.

2. SNABBA OCH KOSTNADSEFFEKTIVA PROTOTYP- OCH MODIFIERINGSPROCESSER

Den största fördelen med fotokemisk bearbetning är utan tvekan den snabba och enkla prototypprocessen. Det är en viktig del av hela tillverkningsresan, särskilt när tillverkare behöver ta fram ett system eller en komponent snabbt, eller om justeringar, ändringar och revideringar krävs. Prototyper kan levereras inom några dagar (beroende på projektstorlek). 

CAD-programvara (Computer Aided Design) används av ingenjörer för att digitalt skapa stencilmönster som kallas fotoverktyg. Dessa fotoverktyg är härdade på fotoresistenta plåtar redo att etsas kemiskt. De är otroligt kostnadseffektiva och gör det möjligt för kunderna att göra ändringar utan att behöva tänja på budgeten. Konventionella verktyg är å andra sidan mycket dyrare, vilket kostar betydligt mer vid enkla ändringar. 

Kräver kunden flera konstruktioner och komponenter?

Om så är fallet tillåter den fotokemiska bearbetningsprocessen tillverkare att skapa fler än en elektronisk komponent samtidigt, förutsatt att var och en kräver samma metallmaterial och tjocklek. Detta kallas sammansatta verktyg. 

3. ORSAKAR INTE ONÖDIG TERMISK STRESS

Per definition är termisk stress resultatet av temperaturförändringar i ett givet material, vilket ofta orsakar oönskad och problematisk expansion (vid upphettning) och sammandragning (vid kylning). Vid tillverkning av olika metaller för elektroniska komponenter används ofta höga temperaturer, vanligtvis från laserskärning eller tråd-EDM, vilket resulterar i en ökad risk för värmespänningsrelaterade problem. 

Även om den termiska spänningen påverkar metallen på mikronivå kan dessa problem orsaka ett antal olika problem, särskilt längs kanterna där etsning äger rum. Förvrängningar, deformiteter och defekter på mikronivå kan påverka elektriska komponenter och system på ett sätt som inte bidrar till optimal prestanda och kvalitet. 

Exakt hur förhindrar fotokemisk bearbetning termisk stress?

Lyckligtvis motverkar den fotokemiska bearbetningsprocessen termiska stressrelaterade problem. I motsats till laserskärning, som överför mycket höga nivåer av värme till arbetsstycket, löser kemisk bearbetning i huvudsak upp den oönskade metallen från arbetsstycket.  

Medan värme uppstår och metallen upplever en temperaturökning kommer den inte att utsättas för onödig termisk stress, försvagning, sprickbildning eller deformation. Metallerna kommer faktiskt att förbli till stor del opåverkade, vilket vållar mindre huvudbry för tillverkarna.  

4. FÖRHINDRAR OÖNSKADE OCH ONÖDIGA GRADER

Grader är fortfarande ett av de största problemen som tillverkarna står inför under metalltillverkningsprocessen, särskilt vid användning av laserskärning eller tråd-EDM på grund av deras brist på exakthet. Metallstansning kan också leda till grader, helt enkelt på grund av de krävande processerna. 

Vad är grader?

När det gäller metalltillverkning är grader irriterande och kontraproduktiva skavanker. De ser vanligtvis ut som märkbara grova kanter, åsar eller små men fasta bubbelliknande former längs med metallens kanter. Plåt är det som vanligtvis drabbas.

Hur påverkar grader en elektrisk komponent?

Bortsett från att se illa ut kan gradning påverka komponentens prestanda negativt, orsaka ett antal olika fel och defekter och minska den totala kvaliteten. 

När grader lämnas obehandlade kan de orsaka flera specifika problem:

• Osäkra att hantera 
• Korrosion
• Lösa grader som orsakar elektrisk kortslutning
• Minskad formbarhet 
• Problem med måttoleranser

När gradning inträffar tvingas tillverkarna att eliminera dem med en avgradningsprocess. Slipning, polering, medieblästring och elektrokemi är de vanligaste avgradningsmetoderna. Tyvärr tar dessa metoder mycket värdefull tid, kostnader och ansträngningar i anspråk.

För att förhindra grader och gradningsproblem bör OEM-tillverkare vara medvetna om de etsningsmetoder de använder. Alla är inte likvärdiga och kan resultera i varierande kvalitetsnivåer. 

Som tidigare nämnts producerar tråd-EDM, laserskärning och stansning alla olika nivåer av gradning, medan fotokemisk bearbetning inte gör det. Varför? Eftersom den kemiska etsningen faktiskt gör allt arbete medan etsningen pågår. Den löser helt upp alla oönskade grader utan att behöva avgradas efteråt, vilket resulterar i en ren, jämn yta. 

5. INTRIKATA OCH KOMPLEXA DESIGNMÖJLIGHETER (PERFEKT FÖR KOMPAKTA SYSTEM)

Minns du när elektroniska enheter var obekvämt stora och skrymmande? De dagarna är över. Efterfrågan på mindre, mer kompakta enheter har ökat betydligt under de senaste tio åren. Dessa enheter kräver mycket lätta miniatyrkomponenter, kompletta med utarbetade geometriska mönster etsade i tunna metaller för att minska vikten. 

Problemet med system och enheter som krymper i storlek och vikt är att tillverkarna var tvungna att ompröva de bästa sätten att skapa dessa designer, former och mönster samtidigt som den övergripande prestandan och kvaliteten skulle bibehållas.

För att uppnå optimala resultat är kemisk bearbetning därför den bästa metoden.

En av de främsta fördelarna med att använda den här typen av bearbetning är att den nästan är som en 3D-skrivare. Den har förmågan att skapa mycket komplexa, invecklade och genomarbetade mönster som använder en mängd olika metaller för att passa det avsedda ändamålet. Den kan användas på mycket tunna och lätta skivor av koppar, nickel, mässing och austenitiskt rostfritt stål.

Kemisk bearbetning är särskilt användbar för EMC-avskärmning, filter och alla andra komponenter med komplexa konstruktioner eftersom den på samma gång kan skapa varje komponentfunktion (hål, vinklar osv.), vilket sparar tid och pengar för tillverkarna. 

Möjlighet till halvetsning 

Fotokemisk bearbetning är också användbar för halvetsning, en process där linjerna delvis är ”repade” för att möjliggöra manuell formning av metallmaterialet. Detta är särskilt bra för 3D-former, samt för att skapa namn, siffror och logotyper. Det kostar inte heller tillverkaren eller kunden något extra.

-----

Fotokemisk bearbetning är inte bara synonymt med kvalitet, kostnadseffektivitet och snabb leverans av prototyper och modifieringar – det är så mycket mer än så. 

Som tidigare nämnts fortsätter efterfrågan på kompakta och lätta elektroniska apparater och system att öka i snabb takt, vilket resulterar i en lika snabb efterfrågan på kompakta och lätta komponenter. Tyvärr kan inte alla metallbearbetningsmetoder skapa dessa komponenter med optimal noggrannhet, kvalitet och detaljeringsgrad. 

Mekoprint har försett kunderna med avancerade, toppmoderna fotokemiska metalletsningstjänster i över 20 år. Vi kan skapa mycket invecklade och komplexa geometriska mönster i samarbete med vår utbildade utvecklingsavdelning, med hjälp av ett brett sortiment av olika metaller för att passa våra kunders behov.