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Automated Inspection Tools for Cost-effective Quality Control of Optical Materials

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Schluss mit dem Rätselraten bei der industriellen Kristallzüchtung

Das Schweizer Hightech-Unternehmen https://scientificvisual.ch/ (Scientific Visual) stellte ein patentiertes Gerät vor, das automatisch Unvollkommenheiten in Saphir, Fluorit, Rubin und anderen Industriekristallen erkennt. Die neue Technologie stellt sicher, dass nur das beste Material auf den Markt kommt.

Industrielle Technologien

Synthetischer Saphir ist ein fester Bestandteil unseres Alltags geworden, da seine optischen, mechanischen, thermischen, chemischen und strukturellen Eigenschaften in einer Vielzahl faszinierender Anwendungen hoch geschätzt werden. Zum Beispiel wird das Material in Armbanduhrkristallen, chirurgischen Systemen, als Komponente in Verteidigungs- und Luftfahrtanwendungen oder als Substrat für die Festkörperelektronik wie bei weißen Leuchtdioden (LED) verwendet. Trotz des hohen kommerziellen Bedarfs ist es jedoch nicht so einfach, Kristalle reproduzierbar mit dem höchsten Reinheitsgrad zu züchten. Durch das EU-finanzierte Projekt SAPPHIRO konnte Scientific Visual innere Defekte in Saphir in früheren Phasen des Produktionszyklus als bisher identifizieren und quantifizieren. Das neue System trägt dazu bei, das Fehlen internationaler Qualitätsstandards zu überwinden, was bei den Endnutzern letztlich zu Unsicherheit über die Qualität der Produkte führt, die sie kaufen oder verkaufen. Unsichtbares sichtbar machen Scientific Visual hat die ersten Systeme entwickelt, die innere Defekte in ungeschliffenem Saphir zuverlässig erkennen. Der neue automatisierte Scanner zur Qualitätskontrolle namens SapphiroScan™ visualisiert und analysiert Volumendefekte wie Blasen, Risse, Trübungen, Einschlüsse und Gitterverzerrungen in rohem Saphir. Die Technologie ist ideal für die Erkennung von Unvollkommenheiten in vor- und nachpolierten Uhrengehäusen, Barren und Wafern aus Saphir. „SapphiroScan™ basiert auf der Brechungsindexanpassung verschiedener flüssiger und fester Substanzen, um die optische Klarheit insgesamt zu verbessern. Diese Daten werden mit einer Tomographie- und Bildverarbeitungssoftware kombiniert, die die erkannten Materialfehler in 3D darstellt. Die neue automatisierte Inspektionstechnologie ist zerstörungsfrei und bildet alle Defekte in Industriekristallen unabhängig von Art, Größe und Lage genau ab“, erklärt Ivan Orlov, Gründer von Scientific Visual. Wichtig ist, dass die Hersteller bereits im Voraus wissen, wo sich die Fehler befinden, und entscheiden können, wie das Material am besten genutzt werden kann. Zeit- und Kosteneinsparungen Industriekristalle haben ebenso wie Saphir und Siliziumkarbid eine bemerkenswerte Härte, die der von Diamant nahe kommt – dies macht es schwierig, große Mengen mit hoher Qualität herzustellen. Teure Schneid-, Schleif- und Poliermaschinen sind den ganzen Tag im Einsatz, um das gewünschte Endergebnis zu erhalten. „Aktuell wird die Prüfung auf Defekte in Halbleiterscheiben, Uhrengehäusen oder Kameraabdeckungen für Smartphones erst durchgeführt, nachdem die Bearbeitung und das Polieren vollständig abgeschlossen sind. In Anbetracht der Tatsache, dass etwa zehn bis 15 % der Uhrengehäuse aufgrund von Fehlern nach der Verarbeitung zurückgerufen werden, verschwendet ein typisches Saphirwerk mindestens einen halben Tag pro Woche damit, Rückwürfe zu polieren“, erläutert Frédéric Falise, COO von Scientific Visual. Ein weiteres Inspektionssystem, SapphiroScope™, entdeckt für die Halbleiterindustrie Defekte in Saphir vor dem Schleifen und Polieren und stellt so sicher, dass nur hochwertiges Material in die LED-Wertschöpfungskette gelangt. Mit dem Scanner kann nicht nur erreicht werden, dass Materialien gewisse Qualitätsstandards erfüllen, sondern auch Produktionszeiten und -kosten gesenkt werden. Er stellt eine schnelle, äußerst kostengünstige Alternative zur manuellen Qualitätskontrolle dar, erhöht den Produktionsertrag und spart bis zu 15 % der gesamten industriellen Betriebskosten. Zusammen mit der Messtechnik und der Waferinspektion sind die Überprüfung, Analyse und Klassifizierung von Fehlern von entscheidender Bedeutung für die Kristallzüchtung, da sie die Möglichkeit bieten, die Qualität der einzelnen Herstellungsschritte zu überwachen und zu kontrollieren. Scientific Visual ist bestrebt, die derzeitige Marktpraxis in der Verarbeitung synthetischer Kristalle umzugestalten, um seine bahnbrechende Technologie als branchenweiten anwendungsübergreifenden Standard weltweit zu etablieren. Bis 2022 wird es seine Technologie ermöglichen, die Anzahl der Defekte in Industriekristallen um den Faktor 2 zu reduzieren. Dank der Technologie von Scientific Visual steigert die höhere Kristallausbeute die Elektronikproduktion, insbesondere in den Bereichen erneuerbare Energien, Elektrofahrzeuge und LED. Das Unternehmen ist offen für Partnerschaften mit anderen industriellen Akteuren, um seine Technologie in spezifischen Marktsegmenten wie der Präzisionsoptik und der Prüfung von Glas und Keramik mittels Lasertechnik zu lizenzieren.

Schlüsselbegriffe

SAPPHIRO, Saphir, Defekt, Scientific Visual, SapphiroScan™, Industriekristall, Scanner, Halbleiter, Armbanduhr, Rubin, Fluorit, SapphiroScope™

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