Trendspotting
Simon Smith is verantwoordelijk voor de Europese activiteiten van Aerotech.
Ultraprecisie komt door verschillende factoren steeds hoger op de agenda. We zien veel marktontwikkelingen die de manier waarop we ontwerpen, produceren en testen, zullen veranderen. Een voorbeeld van zo’n ontwikkeling waar nu veel over te doen is, is additive manufacturing of 3D printing. De processen en materiaaleigenschappen zijn nog lang niet uitontwikkeld en de nauwkeurigheid van de meest gangbare systemen liggen nog rond de 20 tot 50 µm. De hele benadering van de manier van produceren biedt echter volledig nieuwe perspectieven. Ontwerpers hebben daarmee een ongekende ontwerpvrijheid gekregen. Op dit moment wordt hard gewerkt aan het verhogen van de nauwkeurigheid. Zowel klanten als ontwikkelaars omarmen die ontwikkelingen actief. Veel geavanceerde aandrijftechnieken worden ingezet om tot nauwkeurigere additive manufacturing te komen waardoor een hele reeks nieuwe toepassingen zich aandienen. In de medische sector bijvoorbeeld, waar het printen van menselijk weefsel en zelfs complete reserveorganen wordt onderzocht.
Een andere trend is die van flexibele elektronische gadgets. Behang dat met een druk op de knop van patroon verandert of draagbare technologieën bijvoorbeeld in kleding verwerkt, bieden allemaal uitdagingen voor de ontwerpers. Hoe kunnen we dit soort producten op de beste manier in serie produceren? Hoe print of laser je kleine producten op of in een stretchbaar en flexibel dragermateriaal?
Weer een ander aspect is de vraag naar compactere en lichtere consumentenelektronica met een langere accuduur. Daarmee stijgt de vraag naar kleinere en energiezuinigere componenten, wat direct weer de vraag naar hoogprecieze en dynamische aandrijfsystemen doet toenemen die in een cleanroom of een hoogvacuümomgeving kunnen functioneren. Er worden verschillende oplossingen bedacht voor dit soort productievraagstukken, maar allemaal vragen ze om minuscule componenten met maatvoeringen van honderden nanometers. Hiermee kom je op een heel ander niveau van productie terecht, dat vraagt om nieuwe generatie aandrijftechnieken. De focus ligt op juiste materialen waarmee een hogere nauwkeurigheid kan worden bereikt, of die geen vormveranderingen ondergaan bij – soms zelfs minieme – temperatuurveranderingen. Ook onderwerpen als nauwkeurigere sensoren, isolatie tegen achtergrondvibraties en niet te vergeten de meettechnieken vragen hier onze aandacht. In ons eigen bedrijf zijn we bijvoorbeeld druk bezig geweest met de ontwikkeling van piëzonanopositioneeroplossingen.
Maar er zijn nog andere uitdagingen. Denk bijvoorbeeld aan laserproductietechnieken. Hierbij wordt gebruikgemaakt van supersnelle lasermarkering of lasersnijden met een galvanometer, waarmee heel nauwkeurige resultaten worden bereikt. De allergrootste uitdaging hier is het zichtveld van de galvanometer verkleinen om de nauwkeurigheid vergroten, maar dan grotere gebieden markeren. Dat kan op twee manieren. Ten eerste op de step-and-scan-manier, waarbij de galvanometer details in het zichtveld markeert, waarna een serie lineaire assen de galvanometer of het gemarkeerde onderdeel opschuift naar het naastgelegen gebied, waar het markeren wordt voortgezet. Dit werkt prima als de te markeren items klein genoeg zijn om in het gezichtsveld te passen, maar als je een vorm wilt volgen tijdens het verplaatsen, kan de overgang tussen de twee beelden storend zichtbaar zijn.
Een tweede optie heeft Aerotech pas ontwikkeld en stelt de gebruiker in staat om de gewenste vorm te programmeren waarbij de galvanometer gelijktijdig wordt bewogen met het object met de gewenste vorm met hoge nauwkeurigheid als resultaat. Grote onderdelen worden zo in één doorlopende lijn gemarkeerd of gesneden en overlapfouten behoren tot het verleden. Met deze techniek kan een nauwkeurigheid tot minder dan 1,5 µm worden bereikt.
Er zijn voor nu en de nabije toekomst uitdagingen genoeg. Nieuwe productietechnologieën en materiaalontwikkeling zijn een integraal onderdeel van vooruitgang. Ik zie ernaar uit om mee te werken aan de onderzoeks- en ontwikkelprogramma’s die het onmogelijke van vandaag mogelijk maken.
