Una breve introducción al micromecanizado (y a su mercado en expansión)
¿Te has preguntado alguna vez lo pequeño que es un tamaño de 1-500 µm? Para que te hagas una idea, el grosor medio de un solo cabello humano oscila entre 10 y 200 µm. Se trata de un diámetro MUY pequeño. Ahora imagina una tecnología de procesamiento por láser capaz de crear elementos minúsculos con ese grosor. Este proceso se conoce como micromecanizado. El micromecanizado es una tecnología avanzada que crea microelementos en componentes con dimensiones de entre 1 y 500 µm mediante procesos de microfabricación. En esta entrada del blog hablaremos de los fundamentos del micromecanizado. También analizaremos cómo este mercado está experimentando un gran crecimiento.
Cómo funciona
En el procesamiento por láser, es fundamental construir un sistema que incluya un láser y una solución de escaneo láser adecuados para ofrecer alta precisión y estabilidad en trabajos a microescala. Uno de los retos más comunes en esta aplicación es la complejidad que conlleva trabajar con sistemas de este tamaño. Por eso, la precisión y los niveles de exactitud ultrafinos son tan importantes para los integradores de sistemas. El micromecanizado utiliza diferentes tipos de procesos, como el taladrado. Este proceso consiste en perforar un orificio de tan solo 10 µm en cualquier material, consiguiendo bordes lisos independientemente del material de destino. Otro proceso es el mecanizado por láser y el microfresado. Ambos consisten en eliminar material hasta una profundidad específica. Además, ambos permiten crear elementos como ranuras, hendiduras y perfiles, todo ello sin atravesar el material.
Tipos de láseres utilizados
En el micromecanizado, los fabricantes suelen utilizar láseres pulsados porque depositan cantidades precisas de energía en un material, lo que da como resultado una eliminación precisa de material que puede reproducirse a lo largo de todo el trabajo. Es este depósito de energía el que permite al láser ablacionar, cortar, taladrar, mecanizar o trazar un material.
Tipos de materiales habituales
Hemos hablado de los diferentes procesos y tipos de láser utilizados en el micromecanizado; ahora centrémonos en los tipos de materiales. Los materiales típicos son los polímeros, el vidrio, la cerámica, los metales, el silicio, las obleas de células solares, el diamante y las obleas semiconductoras. Dependiendo de la aplicación y del láser, existen diversos procesos de fabricación disponibles que difieren en rendimiento, precisión y prestaciones. Algunos ejemplos son:
- Perforación de orificios pasantes: perforación con láser de orificios en materiales delgados.
- Taladrado y trepanado de placas de circuito impreso flexibles: taladrado de orificios o eliminación de material en circuitos a partir de paneles.
- Perforación de agujeros en cerámica y corte de formas: para alúmina u otros materiales cerámicos, con el fin de cortar o perforar cualquier forma o realizar cortes no lineales.
- Patrones en películas conductoras: para el procesamiento de pantallas planas y pantallas táctiles; por ejemplo, patrones en diversos materiales como vidrio, plástico, cerámica, películas, etc.
- Fabricación de células solares: PERC, SE, taladrado, aislamiento de bordes y ranurado
Retos clave de las aplicaciones que resuelve el micromecanizado
El micromecanizado y —un campo aún más específico— la nanotecnología son fundamentales para resolver retos específicos de aplicación en la fabricación de componentes micro y compactos. Estos pueden abarcar desde aplicaciones biomédicas hasta microreactores químicos y sensores. Estas dos tecnologías se utilizan en los sistemas microelectromecánicos (MEMS).
Este tipo de tecnología permite miniaturizar estructuras mecánicas e integrarlas en una estructura eléctrica, formando un único sistema. A medida que aumenta la demanda del mercado de dispositivos más pequeños, la miniaturización de los productos se ha convertido en una tendencia cada vez más marcada.
Gracias a los continuos avances tecnológicos en este campo, ha sido posible la producción en serie de componentes de tamaño microscópico diseñados para sistemas micro y nano. La producción en serie de silicio mediante micromecanizado permite crear estructuras en el interior de un sustrato, mientras que el micromecanizado de superficies permite fabricar películas delgadas estructurales sobre una capa sacrificial para la industria de los semiconductores.
Crecimiento del mercado
La creciente demanda del mercado en cuanto a la miniaturización de productos y sistemas ha impulsado el crecimiento de este nicho de mercado, lo que hace prever una fuerte ola de crecimiento para el micromecanizado. El informe de Optech Consulting prevé un aumento del 10 % y del 7 % en la tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del microprocesamiento entre 2017 y 2020 y entre 2020 y 2025, respectivamente. En 2015, los ingresos del mercado mundial de fuentes de baja potencia para el procesamiento de materiales alcanzaron los 2.9 mil millones de dólares, y el microprocesamiento aportó nada menos que el 51 % de ese total. Todos estos son indicadores sólidos del avance del micromecanizado en los próximos años.
Tanto si te interesa la miniaturización y cómo afecta a los MEMS como si simplemente sientes curiosidad por saber más sobre el micromecanizado, una cosa es segura: existe un claro potencial de crecimiento en este mercado. Gracias a la tecnología avanzada del micromecanizado, la fabricación de sistemas microscópicos ha ayudado a las empresas a adaptarse a este panorama emergente e impulsar la innovación y el rendimiento incluso en los espacios más reducidos.
