Una breve panoramica sulla microlavorazione (e sul suo mercato in crescita)
Vi siete mai chiesti quanto siano piccole le dimensioni comprese tra 1 e 500 µm? Per darvi un’idea più chiara, la larghezza media di un singolo capello umano varia da 10 a 200 µm. Si tratta di un diametro MOLTO piccolo. Ora immaginate una tecnologia di lavorazione laser in grado di realizzare elementi minuscoli di quella larghezza. Questo processo è noto come microlavorazione. La microlavorazione è una tecnologia avanzata che consente di realizzare microelementi in componenti con dimensioni comprese tra 1 e 500 µm utilizzando processi di microfabbricazione. Questo articolo del blog tratterà le nozioni di base sulla microlavorazione. Analizzeremo inoltre come questo mercato stia registrando una forte crescita.
Come funziona
Nella lavorazione laser, è fondamentale realizzare un sistema che comprenda un laser e una soluzione di scansione laser in grado di garantire alta precisione e stabilità per lavori su microscala. Una delle sfide più comuni in questa applicazione è la complessità legata all’utilizzo di sistemi di queste dimensioni. Ecco perché la precisione e livelli di accuratezza ultra-fini sono così importanti per gli integratori di sistemi. La microlavorazione utilizza diversi tipi di processi, come la foratura. Questo processo consiste nel praticare un foro di dimensioni minime pari a 10 µm su qualsiasi materiale, ottenendo bordi lisci indipendentemente dal materiale di destinazione. Un altro processo è la lavorazione laser e la microfresatura. Entrambi si riferiscono al processo di asportazione di materiale fino a una profondità specifica. Inoltre, entrambi consentono di realizzare elementi quali scanalature, fessure e profili, il tutto senza tagliare completamente il materiale.
Tipi di laser utilizzati
Nella microlavorazione, i produttori utilizzano comunemente laser a impulsi poiché questi depositano quantità precise di energia nel materiale, consentendo una rimozione accurata del materiale che può essere replicata per tutta la durata del lavoro. È proprio questo deposito di energia che permette al laser di ablare, tagliare, forare, lavorare o incidere un materiale.
Tipi di materiali tipici
Abbiamo parlato dei diversi processi e dei tipi di laser utilizzati nella microlavorazione; concentriamoci ora sui tipi di materiali. I materiali tipici sono polimeri, vetro, ceramica, metalli, silicio, wafer per celle solari, diamante e wafer per semiconduttori. A seconda dell’applicazione e del laser, sono disponibili vari processi di fabbricazione che differiscono per produttività, precisione e prestazioni. Alcuni esempi sono:
- Foratura di fori passanti: foratura laser su materiali sottili.
- Foratura e trepanatura di circuiti stampati flessibili: foratura o rimozione di materiale dai circuiti su pannelli.
- Foratura e taglio di forme in ceramica: per l’allumina o altri materiali ceramici, al fine di tagliare o forare qualsiasi forma o eseguire tagli non lineari.
- Modellazione di pellicole conduttive: per la lavorazione di schermi piatti e touch screen, ad esempio per la realizzazione di modelli su una varietà di materiali quali vetro, plastica, ceramica, pellicole, ecc.
- Produzione di celle solari: PERC, SE, foratura, isolamento dei bordi e incisione
Principali sfide applicative risolte dalla microlavorazione
La microlavorazione e – un campo ancora più ristretto – la nanotecnologia sono fondamentali per risolvere specifiche sfide applicative nella produzione di componenti micro e compatti. Queste possono spaziare dalle applicazioni biomediche ai microreattori chimici e ai sensori. Queste due tecnologie sono impiegate nei sistemi microelettromeccanici (MEMS).
Questo tipo di tecnologia consente di miniaturizzare le strutture meccaniche e di integrarle in una struttura elettrica, formando un unico sistema. Poiché la domanda di mercato di dispositivi sempre più piccoli è in aumento, la miniaturizzazione dei prodotti è diventata una tendenza in crescita.
Grazie ai continui progressi tecnologici in questo campo, è diventata possibile la produzione in serie di componenti di dimensioni micro progettati per sistemi micro e nano. La produzione in serie di silicio tramite microlavorazione consente di realizzare strutture all’interno di un substrato, mentre la microlavorazione superficiale permette di creare film sottili strutturali su uno strato sacrificale per l’industria dei semiconduttori.
Crescita del mercato
Le crescenti richieste del mercato in materia di miniaturizzazione di prodotti e sistemi hanno stimolato la crescita di questo mercato di nicchia, lasciando prevedere una forte ondata di crescita per la microlavorazione. Il rapporto di Optech Consulting ha previsto un aumento del 10% e del 7% del tasso di crescita annuale composto (CAGR) per la micro-lavorazione rispettivamente dal 2017 al 2020 e dal 2020 al 2025. Nel 2015 il fatturato del mercato globale delle fonti a bassa potenza per la lavorazione dei materiali ha raggiunto i 2,9 miliardi di dollari, con la microlavorazione che ha contribuito per ben il 51% di tale totale. Questi sono tutti indicatori significativi della progressione della microlavorazione negli anni a venire.
Che siate interessati alla miniaturizzazione e al suo impatto sui MEMS o semplicemente curiosi di saperne di più sulla microlavorazione, una cosa è certa: esiste un chiaro potenziale di crescita in questo mercato. Grazie alla tecnologia avanzata della microlavorazione, la produzione di sistemi micro-piccoli ha aiutato le aziende ad adattarsi al panorama emergente e a promuovere l’innovazione e le prestazioni anche negli spazi più ridotti.
