Was ist das Tape-Casting-Verfahren?

Haben Sie sich jemals gefragt, wie die kleinen elektronischen Bauteile in Ihrem Smartphone, einem Elektrofahrzeug oder medizinischen Geräten hergestellt werden? Da die Technologie immer kleiner wird, steigt auch der Bedarf an extrem dünnen und sehr zuverlässigen Materialien. Die grundlegendste Methode zur Herstellung dieser winzigen Bauteile ist die Bandgießverfahren (auch als „Rakelverfahren“ bezeichnet), das zur Herstellung extrem dünner Keramik- und Metallbleche auf Basis des Bandgießverfahrens verwendet wird; das Bandgießverfahren wird von vielen wissenschaftlichen Prinzipien unterstützt.

Ob Sie Ingenieurwesen studieren oder sich mit Materialwissenschaften beschäftigen, als Einkaufsleiter nach neuer Ausrüstung für Ihr Unternehmen suchen oder sich als Technikbegeisterter für die Herstellung von Mehrschicht-Keramikkondensatoren (MLCC) interessieren – dieser Artikel liefert Ihnen alle relevanten Informationen. Er beinhaltet eine detaillierte Erklärung der wissenschaftlichen Grundlagen des Prozesses, eine Übersicht über die verschiedenen Spezialmaschinen, die für die Fertigung benötigt werden, und Antworten auf die häufigsten Fragen in der Fertigungsindustrie.

Wie wird das Tape-Casting-Verfahren abgeschlossen?

Der Rakelverfahren Das Rakelverfahren wurde 1947 entwickelt und gilt als ein Verfahren zur Herstellung von Bauteilen durch Flüssigkeitsformung. Dabei wird eine Flüssigkeit bzw. Suspension auf eine flache, sich bewegende Oberfläche aufgetragen, um kontinuierliche, dünne und flexible Materialbahnen zu erzeugen.

Nachfolgend sind die einzelnen Schritte aufgeführt, die bei der Anwendung dieses Verfahrens erforderlich sind:

1. Bereiten Sie die Suspension vor: Die rohen Keramik- oder Metallpulver werden gründlich mit Lösungsmitteln, Bindemitteln, Weichmachern und Dispergiermitteln vermischt, um eine homogene Flüssigkeit/Suspension mit der Konsistenz von Farbe zu erzeugen.
2. Gießbehälter füllen: Eine Pumpe befördert die Suspension in ein Reservoir, das sich hinter der Rakel befindet.
3. Die Gülle verteilen: Eine Trägerfolie (üblicherweise aus Kunststoff oder Stahl, z. B. PET) gleitet unter der Rakel. Der Abstand zwischen Rakel und Folie bestimmt die genaue Dicke des nassen Films (etwa zwischen einigen Mikrometern und wenigen Millimetern).
4. Beschichtung trocknen: Die beschichtete Trägerfolie durchläuft eine lange Trockenkammer mit kontrollierter Temperatur. Die Lösungsmittel verdunsten in dieser Kammer, wodurch eine flexible, feste Folie, das sogenannte „Grünband“, entsteht.
5. Bearbeiten Sie das grüne Klebeband: Das grüne Klebeband kann dann geschnitten, gestanzt, gestapelt und schließlich in einem Hochtemperaturofen gebrannt werden, um das endgültige starre Bauteil herzustellen.

Das Herzstück der Operation: Die Bandgießmaschine

Für diesen Prozess werden Bandgießmaschinen benötigt. Eine Bandgießmaschine ist so konstruiert, dass sie sehr präzise Produkte herstellt und die erforderlichen Präzisionstoleranzen auch bei kontinuierlicher Produktion einhalten kann.

Anwendungsgebiete und Anwendungsszenarien

Bandgießmaschinen können nur in modernen Fertigungsumgebungen eingesetzt werden. Das Bandgießverfahren ist die häufigste Anwendung von Bändern im Bereich der Keramik. Bandgießen wird für die meisten kommerziellen Anwendungen von … verwendet.

Mehrschichtige Keramikkondensatoren (MLCCs)Hierbei handelt es sich um kleine Energiespeicher, die heutzutage überwiegend in den hergestellten elektrischen Leiterplatten verbaut werden.

Niedertemperatur-Kobrandkeramiken (LTCCs)Komponenten, die bei der Herstellung von Hochfrequenzmodulen verwendet werden, welche üblicherweise in 5G- und Luft- und Raumfahrtkommunikationssystemen zum Einsatz kommen.

Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs)Dünne Keramikschichten werden zur Erzeugung sauberer Energie verwendet.

Piezoelektrische Sensoren: Wird in medizinischen Ultraschallgeräten und Automobilsensoren verwendet.

Führende Hersteller

Der Markt für Bandgießanlagen ist klein. Zwar gibt es weltweit Hersteller von Bandgießanlagen, doch die meisten dieser Unternehmen sind hochspezialisiert und verfügen über umfangreiche Erfahrung in der Verarbeitung von modernen Materialien und der automatisierten Handhabung großer Materialrollen.

Der etablierteste Hersteller von Bandgießanlagen ist KEKO-AusrüstungDieses Unternehmen ist ein europäischer Hersteller, der dafür bekannt ist, einige der technologisch fortschrittlichsten Fertigungsanlagen auf dem heutigen Markt im Bereich der MLCC- und LTCC-Gieß-/Stapeltechnik anzubieten.

Die zweitälteste ist HED International (Pro-Cast), ein in Amerika ansässiges Unternehmen, das für die Bereitstellung hochmoderner und kundenspezifisch gefertigter Bandgießmaschinen für viele verschiedene Branchen bekannt ist.

Das drittälteste etablierte Unternehmen ist OberschaleDas Unternehmen zählt zu den führenden Fertigungsbetrieben der Hightech-Industrie und ist auf komplette Produktionslinien spezialisiert. Es genießt hohes Ansehen für seine vollautomatisierten, hochpräzisen Anlagen, die sowohl für den Keramikguss als auch für den Keramikdruck eingesetzt werden.

Das vierte Unternehmen ist Richard E. Mistler, Inc.Oft wird er als Pionier auf diesem Gebiet angesehen und produziert sehr individuelle Tisch- und Pilot-Gießmaschinen.

Preisklasse

Diese Systeme reichen von kleinen Labormodellen bis hin zu großen Mehrzonen-Fabriksystemen; daher gibt es eine große Preisspanne für diese Maschinen:

• Labor-/Tischgeräte: Diese Geräte sind die beste Wahl für universitäre Forschung und Entwicklung und kosten in der Regel zwischen 15.000 und 50.000 US-Dollar.
• Pilotproduktionsmaschinen: Mittelgroße Maschinen zur Herstellung relativ geringer Stückzahlen kosten in der Regel zwischen 80.000 und 250.000 US-Dollar.
• Industrielle Massenproduktionslinien: Vollautomatische Maschinen mit fortschrittlicher optischer Scaninspektion, präziser Schlammzufuhr und Mehrzonen-Thermotrocknung können über 500.000 bis 1.500.000 US-Dollar kosten.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Worin besteht der Unterschied zwischen Gleitgießverfahren und Bandgießverfahren?

Obwohl bei beiden Verfahren eine flüssige Keramikmischung verwendet wird, unterscheiden sich Schlickerguss und Bandguss in ihren Anwendungsbereichen und ihrer Funktionsweise deutlich. Gleitguss Dabei wird eine poröse Gipsform verwendet, um die flüssige Mischung aufzunehmen. Das Wasser wird durch die gesamte Dicke der Flüssigkeit von der Form aufgesogen, wodurch sich außen an der Form eine feste Tonschicht bildet. Dieses Verfahren wird traditionell zur Herstellung komplexer dreidimensionaler Objekte wie Toilettenschüsseln, Vasen und Hohlfiguren eingesetzt. Bandgussist hingegen ein zweidimensionales Verfahren zur Herstellung von durchgehenden, ultradünnen, flachen Folien für elektronische Bauteile.

Welche Vorteile bietet das Abformen mit Klebeband?

Dieses Verfahren bietet viele einzigartige Vorteile gegenüber anderen Produktionsverfahren, die diese Vorteile nicht nachbilden können:

Ultradünne Bauweise: Nur aufgrund der kostengünstigen Art und Weise, wie hochwertige Keramikplatten dünner als ein menschliches Haar (bis zu 1-2 Mikrometer) hergestellt werden können.

Hervorragende Oberflächenbeschaffenheit: Das so entstehende „grüne Klebeband“, das durch Bandgießen hergestellt wird, weist eine unglaublich glatte Oberflächenbeschaffenheit auf, die für das Drucken mikroskopischer elektronischer Schaltungen unerlässlich ist.

Skalierbarkeit: Als kontinuierliches Rolle-zu-Rolle-Verfahren können Hersteller kilometerlange Keramikbänder innerhalb eines einzigen Tages produzieren.

Welche vier Gussarten gibt es?

In der Fertigungsindustrie und Metallurgie bezeichnet der Begriff „Gießen“ im Allgemeinen das Eingießen einer Flüssigkeit in eine Form. Die vier wichtigsten industriellen Gießverfahren sind:

Sandguss: Das Gießen von geschmolzenem Metall in eine Form aus verdichtetem Sand eignet sich hervorragend für Dinge wie Motorblöcke.

Druckguss: Das Einpressen von geschmolzenem Metall in Stahlformen unter hohem Druck; wird zur Herstellung komplexer Teile in großen Stückzahlen verwendet.

Feinguss (Wachsausschmelzverfahren): Mithilfe von Wachsmodellen, die eingeschmolzen werden, entsteht eine Keramikform, in die flüssiges Metall gegossen wird (ideal für die Herstellung von Teilen wie Turbinenschaufeln in der Luft- und Raumfahrt).

Schleuderguss: Das Eingießen von geschmolzenem Metall in eine mit hoher Geschwindigkeit rotierende Form unter Nutzung der Zentrifugalkraft erzeugt hohle zylindrische Objekte wie Rohre.

Notiz: Obwohl der Begriff „Gießen“ im Bandgießverfahren den gleichen Namen wie bei anderen Gießverfahren trägt, handelt es sich beim Bandgießen nicht um ein volumetrisches Formverfahren, sondern um ein Formgebungsverfahren mit einer Beschichtungsflüssigkeit.

das Verständnis des Bandgießverfahren Es hilft, die Prozesse zur Herstellung moderner Elektronik- und Energiesysteme besser zu verstehen. Von der Präzision der Rheologie der Keramikschlämme bis zur Präzision des Rakelspalts an einer kommerziellen Anlage. BandgießmaschineDas Bandgießen erfordert höchste Präzision. Da immer mehr Branchen ihre Fähigkeiten im Umgang mit dem Bandgießen für keramische Anwendungen verbessern, können sie ihre Kapazitäten erweitern und so schnellere, kleinere und effizientere Technologien entwickeln, die unsere Welt weiterhin vorantreiben.