Zaawansowana platforma do produkcji przestrzennych materiałów warstwowych
Wytwarzanie mikrosystemów wielofunkcyjnych jest obecnie drogie, czasochłonne i wymaga stosowania skomplikowanych maszyn. Szczególnie w przypadku małych partii, koszty produkcji są zaporowe dla wielu małych i średnich przedsiębiorstw (MŚP). Uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu SMARTLAM (Smart production of microsystems based on laminated polymer films) połączyli nowe właściwości materiałów z najnowszymi skalowalnymi technologiami druku przestrzennego, takimi jak drukowanie strumieniem aerozolu. Efektem jest połączenie mikrofrezowania, mikrospawania, mikrocięcia, mikrostrukturyzowania i funkcjonalizacji powierzchni oraz mikropozycjonowania w jednej maszynie. Koncepcja przestrzennej zintegrowanej produkcji i projektowania (3D-I) pozwala na stworzenie opartej na wiedzy platformy pomagającej w całym procesie tworzenia wyrobów. Łączy ona technologie wytwarzania warstwowego zaadaptowane z szybkiego tworzenia prototypów z obróbką odrębnych części, których nie można zastąpić drukowanymi czy nanostrukturalnymi warstwami. Wykorzystuje też zaawansowane technologie obróbki powierzchni i tworzenia wzorów, stosowane w skali mikro i nano. W projekcie SMARTLAM połączono etapy produkcji związane z funkcją z wymaganymi elementami łańcucha procesów. Model obejmuje też rozbudowaną bazę danych dotyczących właściwości materiałów, oceny kosztów i parametrów produkcji. Dane te umożliwiają bardzo precyzyjne planowanie produkcji dzięki wyborowi optymalnego łańcucha procesów już od początku projektowania. MŚP, potencjalni klienci w sektorze bioanalizy i oświetlenia, przetestowali dwa urządzenia demonstracyjne. Pierwsze z nich to elastyczny moduł LED o strukturyzowanych ścieżkach przewodzących, a drugie układ mikrocieczowy zawierający mikrokanaliki i elektrody do analizy cieczy. Uczestnicy projektu SMARTLAM stworzyli nowy paradygmat integracji procesów w szybkim prototypowaniu mikroproduktów 3D. Projekt pokazał, w jaki sposób możliwe będzie tanie wytwarzanie zindywidualizowanych produktów, takich jak funkcjonalne mikrourządzenia oparte na stosach warstw polimerowych. W proponowanym podejściu uwzględniono produkcję małych i średnich serii mikrokomponentów. Odróżnia to tę metodę od produkcji roll-to-roll, która polega na wysokoprzepustowym wytwarzaniu elastycznych urządzeń drukowanych przeznaczonych do elektroniki użytkowej, płaskich ekranów czy organicznych ogniw fotowoltaicznych. Platforma i technologie 3D-I SMARTLAM powinny przynieść szereg ważnych korzyści, takich jak szybsze tworzenie produktów oraz zwiększanie skali produkcji, 100% kontroli i tolerancji w partiach średniej wielkości oraz istotne oszczędności w zakresie energii. Podsumowując, platforma powinna ułatwić tworzenie innowacji, zdobywanie nowych rynków oraz rozwijanie nowych modeli biznesowych.
Słowa kluczowe
Inteligentna produkcja, mikrosystemy, platforma produkcyjna, SMARTLAM, druk przestrzenny
