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Was ist eine CNC-Fräse?

Eine CNC-Fräse ist ein Elektrowerkzeug zur Bearbeitung von Holz, Kunststoff und anderen Materialien mit einer computergesteuerten, numerisch gesteuerten Oberfräse.

Obwohl bei NC-Fräsmaschinen eine numerische Steuerung verwendet wurde, wurden zur Eingabe der numerischen Daten Lochstreifen oder Lochkarten verwendet. Mit der Verbreitung von Computern werden nun Computer zur Erzeugung numerischer Daten eingesetzt, und es entstanden CNC-Fräsen.

CNC-Fräsen können den gleichen Vorgang wiederholen und komplexe Formen mit hoher Präzision bearbeiten. Heute sind die Begriffe NC-Fräse und CNC-Fräse fast synonym; CNC-Fräsen werden nicht nur bei der Herstellung von Industrieprodukten eingesetzt, sondern auch in der Möbelproduktion, im Modellbau, bei der Herstellung von Kunstwerken und in vielen anderen Bereichen.

Sie spielen eine wichtige Rolle in der zerspanenden Industrie, da sie eine hochpräzise und effiziente Bearbeitung ermöglichen. Durch den Einsatz von CAD/CAM ist es außerdem möglich, vorgefertigte Bearbeitungsdaten in das CNC-Fräsen zu importieren, was die Bearbeitung hochpräziser und komplexer Formen ermöglicht.

Anwendungen von CNC-Fräsen

CNC-Fräsen werden für die Bearbeitung von Holz und Kunststoffen mit Hilfe einer computergesteuerten numerisch gesteuerten Oberfräse eingesetzt. CNC-Fräsen eignen sich z. B. für die Herstellung von Instrumenten und Prototypen.

Neben der 2D-Bearbeitung können auch 3D-Bearbeitungen wie Bohren, Aushöhlen und Taschenfräsen durchgeführt werden.

Funktionsweise der CNC-Fräse

CNC-Fräsen nutzen das Prinzip der numerischen Steuerung, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu erhöhen. Frühe NC-Fräsen verwendeten Papierstreifen zur Übertragung der numerischen Daten, was sehr lange dauerte, aber mit der Verbreitung von Computern wurden CNC-Fräsen entwickelt.

Beim CNC-Fräsen wird das zu bearbeitende Material (z. B. Holz, Kunststoff) auf einen Tisch gelegt und per Computer bearbeitet. Die numerischen Daten werden in Form von Positionskoordinaten (x, y, z) und Verfahrwegen in den Computer eingegeben. Für typische Formen (z. B. Kreise) können Informationen wie der Radius eingegeben werden, und der Computer errechnet automatisch die Verfahrdaten.

CNC-Fräsen werden wegen ihrer hohen Präzision und Geschwindigkeit häufig in der holzverarbeitenden Industrie eingesetzt.

Arten von CNC-Fräsern

Es gibt verschiedene Arten von CNC-Fräsen, je nach dem zu bearbeitenden Material und dem Verwendungszweck. Die fünf wichtigsten Typen sind 3-Achsen-CNC-Fräsen, 4-Achsen-CNC-Fräsen, 5-Achsen-CNC-Fräsen, Laser-CNC-Fräsen und Wasserstrahl-CNC-Fräsen. Es ist wichtig, die am besten geeignete CNC-Fräse je nach Material und Verwendungszweck auszuwählen.

1. 3-Achsen-CNC-Fräse

3-Achsen-CNC-Fräsen haben drei Achsen (X-, Y- und Z-Achse) und können sowohl flache als auch dreidimensionale Teile bearbeiten. Sie werden hauptsächlich für die Holz- und Metallbearbeitung eingesetzt und bieten hohe Präzision und schnelle Bearbeitung.

2. 4-Achsen-CNC-Fräse

4-Achsen-CNC-Fräsen sind 3-Achsen-CNC-Fräsen plus eine zusätzliche Drehachse. Sie werden hauptsächlich für 3D-Gravuren und dekorative Bearbeitungen eingesetzt und können komplexe Formen bearbeiten.

3. 5-Achsen-CNC-Fräse

5-Achs-CNC-Fräsen sind 4-Achs-CNC-Fräsen mit einer zusätzlichen Schwenkachse. Dies ermöglicht die dreidimensionale Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen. Sie werden hauptsächlich in Branchen eingesetzt, in denen große Bearbeitungen erforderlich sind, wie z. B. im Schiffbau und in der Luft- und Raumfahrtindustrie.

4. Laser-CNC-Fräse

Laser-CNC-Fräsen sind eine Art von CNC-Fräsen, die einen Laser zum Schneiden von Materialien verwenden. Sie werden hauptsächlich in der Metall- und Holzbearbeitung eingesetzt und sind in der Lage, Hochgeschwindigkeits- und Präzisionsbearbeitungen durchzuführen.

5. Wasserstrahl-CNC-Fräse

Der Wasserstrahl-CNC-Fräser ist eine Art CNC-Fräse, die einen Hochdruckwasserstrahl zum Schneiden von Materialien verwendet. Er wird vor allem in der Stein- und Metallbearbeitung eingesetzt und eignet sich gut zum Schneiden harter Materialien.

Was ist eine BNC-Buchse?

BNC-Buchsen werden in Verbindung mit BNC-Steckverbindern verwendet, die an beiden Enden von Koaxialkabeln angebracht sind.

Koaxialkabel sind Signalübertragungskabel, die Signale im Megahertz-Bereich übertragen. Die Außenseite der Signalleitung in der Mitte des Kabels ist doppelt isoliert und zusätzlich durch eine Vinyl- oder ähnliche Hülle geschützt.

BNC-Buchsen werden in der Regel an der Oberfläche (Sichtseite) eines Geräts oder auf einer Platine im Inneren des Geräts angebracht.

Die BNC-Buchse stellt eine direkte Verbindung zwischen den internen Schaltkreisen des Geräts und den Signalen des Koaxialkabels her.

Anwendungen von BNC-Buchsen

Die Verbindung mit einer Kombination aus BNC-Steckverbinder und -Buchse ist eine sehr häufig verwendete Verbindungsmethode und wird als Bionet-Verriegelungsmethode bezeichnet, die eine Drehung des Kabels in Längsrichtung auch nach dem Verbinden von Stecker und Buchse ermöglicht. So lässt sich z. B. das Koaxialkabel auch nach dem Anschließen der Geräte leicht einstellen.

Die Verbindung von BNC-Steckverbinder und -Buchse lässt sich relativ leicht herstellen, indem BNC-Steckverbinder und -Buchse einfach durch Drücken und Drehen der inneren Feder miteinander verbunden werden, ohne dass Schrauben verwendet werden müssen, wobei die Verbindung fest und leicht lösbar ist.

Funktionsweise der BNC-Buchsen

BNC-Buchsen werden häufig in Kombination mit BNC-Steckverbindern in verschiedenen Mess-, Kommunikations- und Videogeräten verwendet.

Aufgrund der Eigenschaften des Steckverbinders wird davon ausgegangen, dass die verwendete Signalfrequenz bis zu etwa 300 MHz betragen sollte und nicht für die Übertragung von Signalen über dieser Frequenz geeignet ist.

Die elektrischen Eigenschaften und die Form von BNC-Steckverbindern, einschließlich BNC-Buchsen, sind im MIL (Military Standard: technische Norm des US-Verteidigungsministeriums) festgelegt.

BNC-Steckverbinder werden häufig für die Übertragung von Signalen über Koaxialkabel verwendet, aber es gibt auch andere Steckverbinder für ähnliche Zwecke.

DIN-Steckverbinder werden z. B. für Rundfunkgeräte verwendet, da sie die Übertragungsqualität auch in feuchten Umgebungen aufrechterhalten. F-Steckverbinder werden auch für Koaxialkabel für TV-Antennenkabel verwendet, während N-Steckverbinder z. B. für Funkoszillatoren eingesetzt werden, da sie wasserdicht sind.

Was ist ein Hochspannungsgenerator?

Ein Hochspannungsgenerator ist ein Gerät, das den vom Elektrizitätswerk empfangenen Niederspannungswechselstrom in Hochspannungswechsel- oder -gleichstrom umwandelt.

Der vom Energieversorgungsunternehmen übertragene Strom selbst hat eine hohe Spannung, z. B. 6,6 kV oder 33 kV, wird aber aus Sicherheitsgründen an der Stelle, an der der Strom tatsächlich verbraucht wird, in eine niedrigere Spannung umgewandelt, z. B. 200 V oder 400 V. Bei der Verwendung von Geräten, für deren Betrieb hohe Spannungen erforderlich sind, oder bei der Durchführung von Tests, bei denen hohe Spannungen verwendet werden, ist es notwendig, von diesen niedrigen Spannungen auf hohe Spannungen umzustellen.

Es gibt verschiedene Arten von Hochspannungsgeneratoren für unterschiedliche Anwendungen, die jeweils unterschiedliche Spannungseigenschaften und -bereiche aufweisen. Die Palette variiert von Hersteller zu Hersteller, umfasst jedoch Gleichstrom-Hochspannungs-Stabilisierungsgeräte, Stehspannungsprüf- und Durchschlaggeräte, Impulsspannungsgeneratoren, Hochspannungsimpulsgeneratoren und Hochspannungsprüfgeräte.

Anwendungen von Hochspannungsgeneratoren

Die Verwendungszwecke von Hochspannungsgeneratoren variieren je nach den Merkmalen der Geräte, aber die wichtigsten Anwendungen sind die folgenden:

• Beschichtung von verschiedenen Teilen wie Karosserien und Baumaterialien mit Gleichstrom-Hochspannung
• Spannungsfestigkeitsprüfung, Durchschlagsprüfung und Impulsprüfung von elektrischen Kabeln und anderen industriellen elektrischen Geräten
• Oberflächenbehandlung von Metallen, Kunststoffen und anderen Materialien durch wiederholte Erzeugung von Hochspannungen
• Abwasserbehandlung mit Unterwasserplasma
• Blitzschlag- und Überspannungsprüfungen durch die Erzeugung simulierter Blitze
• Hochspannungspraktika und Bewertungstests an technischen Hochschulen, Universitäten und anderen Qualifizierungszentren

Funktionsweise der Hochspannungsgeneratoren

Hochspannungsgeneratoren verwenden elektronische Schaltungen mit Verstärkerfunktion, so genannte Verstärkerschaltungen, um niedrige Spannungen in hohe Spannungen umzuwandeln.

Verstärkerschaltungen sind elektronische Schaltungen, die ein Ausgangssignal mit mehr Energie als das Eingangssignal erzeugen und aus Bauteilen wie Kondensatoren, Widerständen und Dioden bestehen. Ein typisches Beispiel ist die Cockcroft-Walton-Schaltung.

Cockcroft-Walton-Schaltungen werden verwendet, wenn eine relativ stromsparende Hochspannungsversorgung benötigt wird, die hohe Spannungen von mehreren 10 V bis zu mehreren Millionen Volt erzeugen kann. Die Schaltung besteht aus Kondensatoren und Gleichrichtern (Bipolarröhren oder Halbleiterdioden), die in einer Spannungsverstärkerschaltung leiterförmig übereinander angeordnet sind. Da die Schaltungskomponenten einfach sind, sind sie leichter und billiger als Transformatoren.

In einer Verstärkerschaltung wird beim Anlegen einer Spannung der vorgeschaltete Kondensator auf einen maximalen Spitzenwert des Eingangswertes aufgeladen. Die nachgeschaltete Polplatte hat dann ein Potenzial, das der Summe aus diesem Kondensator und der Spannung der Stromversorgung entspricht. Aufgrund des Gleichrichters fließt in der Sperrvorspannung kein Strom, und wenn Strom durch die Vorwärtsvorspannung zum nächsten Kondensator fließt, wird der nächste Kondensator entsprechend seinem Potenzial geladen.

Durch Wiederholung dieses Vorgangs werden die Kondensatoren nacheinander aufgeladen und ihr Potenzial steigt allmählich an. Die Entladung in Reihe in diesem Zustand erzeugt eine hohe Ausgangsspannung.

Was ist eine Windsortiermaschine?

Eine Windsortiermaschine ist ein Gerät zum Aussortieren von Verunreinigungen, Fremdkörpern usw., die in verschiedenen Produkten, Rohstoffen und Abfällen nach spezifischem Gewicht, Größe und Partikeldurchmesser vermischt sind, indem ein Schirokko-Ventilator oder ein ähnliches Gerät zur Erzeugung eines optimalen Luftstroms verwendet wird.

Sie kann nicht nur als Recycling-Behandlungsanlage eingesetzt werden, sondern auch zur Veredelung einer breiten Palette von Produkten, zur Verbesserung der Qualität und zur Ermöglichung der Massenproduktion von Produkten. Häufig wird der wartungsfreundliche Umlufttyp verwendet, es gibt aber auch Gebläse- und Saugtypen.

Anwendungen für Windsortiermaschinen

Windsortiermaschinen werden in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt, z. B. in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie, im Bergbau, in der Baustoffindustrie, in der chemischen Industrie, im Recycling, in der Industrieabfallwirtschaft und im allgemeinen Abfall. Beispiele für den Einsatz sind:

• Beseitigung von Fremdstoffen in Anlagen zur Herstellung von Gesundheitstee
• Entfernung von Abfällen und Steinen aus Hobelspänen, geschnittenem Seetang und getrocknetem Fisch
• Sortierung von Metallen mit unterschiedlichem spezifischem Gewicht in Recycling-Anlagen
• Sortierung von Kunststoffen nach Gewicht
• Sortieren von Holzspänen, Harz und Glasscherben
• Entfernen von Haaren aus Rohstoffen in Süßwaren-Sortieranlagen
• Gewürzsortierung, Entfernung von leichten Fremdkörpern auf Austragsbändern
• Abtrennung von unreifen Beeren, Gulags, Stroh, Ästen, Einstreu usw., die in Getreide wie Sesam, Sojabohnen, Buchweizen usw. gemischt sind
• Abtrennung von Fremdstoffen, Haaren usw. in pflanzlichen Arzneimitteln
• Trennung von großer und kleiner Aktivkohle und Kieselsteinen

Funktionsweise der Windsortiermaschinen

Windsortiermaschinen machen sich die Tatsache zunutze, dass ein Objekt im freien Fall eine bestimmte Geschwindigkeit (Schwebegeschwindigkeit) hat, die aufgrund des Luftwiderstands nicht über ein bestimmtes Maß hinaus erhöht werden kann, und dass das Objekt schwebt, wenn der Wind mit der gleichen Geschwindigkeit wie die spezifische Geschwindigkeit aufbläst. Wenn die Luft aus dem in der Windsortiermaschine eingebauten Gebläse (Schirokko-Ventilator) eingeblasen wird und die zu sortierenden Gegenstände von oben zugeführt werden, fallen die schwereren Gegenstände unter die Windgeschwindigkeit des Gebläses und die leichteren Gegenstände bewegen sich nach oben, sodass sie getrennt werden können.

Selbst Gegenstände gleicher Form und gleichen Volumens können bei unterschiedlichem spezifischem Gewicht unterschiedlich schnell schweben, und umgekehrt können Gegenstände mit gleichem spezifischem Gewicht bei unterschiedlicher Form unterschiedlich schnell schweben. So können zwei oder mehr Gegenstände mit unterschiedlichen Schwebegeschwindigkeiten getrennt werden, wenn Luftmenge und Durchflussmenge gut aufeinander abgestimmt sind. Der Ansaugtyp hat den Nachteil, dass er mehr Wartungsarbeiten erfordert, da das Material in der Ansaugöffnung verstopfen kann, aber er hat auch den Vorteil, dass der Staub gesammelt werden kann, sodass sich die Luftqualität am Arbeitsplatz nicht verschlechtert.

Der abgedichtete Zirkulationstyp kann den Staub abführen, ohne ihn nach außen zu leiten, und seine einfache Struktur, die keine Filterausrüstung erfordert, macht ihn leicht zu warten.

Was ist eine  Belichtungsanlage?

Belichtungsanlagen werden bei der Herstellung von Halbleitern und Flüssigkristallanzeigen eingesetzt, um Muster wie Schaltkreise und Pixel auf Substraten durch Belichtung abzubilden.

Da sie mit extrem intensivem Licht arbeiten und eine präzise Steuerung der Bühne erfordern, sind sie oft sehr groß und kosten mehrere hundert Millionen Dollar. Belichtungsanlagen sind bei der Herstellung von Halbleitern und Flüssigkristallanzeigen sehr wichtig, da sie das Muster der Designdaten (CAD-Daten) bestimmen. Verschiedene Unternehmen haben unterschiedliche Belichtungsmethoden entwickelt und in ihren Anlagen eingesetzt.

Anwendungen von Belichtungsanlagen

Belichtungsanlagen werden hauptsächlich in der Halbleiterfertigung und der Herstellung von Flachbildschirmen (FPD), einschließlich Flüssigkristallanzeigen, eingesetzt.

Bei der Halbleiterherstellung werden Siliziumscheiben als Substrate verwendet, Oxidschichten gebildet, Fotolack (lichtempfindliches Material) aufgetragen und die beschichtete Oberfläche mit starkem ultraviolettem Licht bestrahlt, das von der Belichtungsanlage über eine Fotomaske ausgestrahlt wird, sodass unerwünschte Teile durch Ätzen oder andere Mittel entfernt werden können. Ein solches Verfahren mit einer Belichtungsanlage wird als Fotolithografie bezeichnet.

Bei der Herstellung von LCDs wird in der Regel ein Glassubstrat verwendet, auf das in mehreren Zyklen eine dünne Schicht aus Metall oder einem anderen Material abgeschieden, photolithographiert und geätzt wird.

Ein Substrat kann zur Herstellung von Pixelelektroden und Schaltelementen (z. B. TFT-Elementen) verwendet werden, während das andere Substrat zur Herstellung von Farbfiltern mit den drei Grundfarben des Lichts (rot, grün und blau) verwendet werden kann. Das LCD-Panel wird durch Laminieren der beiden Substrate und Einbringen des Flüssigkristallmaterials zwischen ihnen fertiggestellt.

Bei der Auswahl einer Belichtungsanlage müssen die Art des für die Belichtung verwendeten Lichts, die Genauigkeit der Belichtung und die Präzision des Tisches vor dem Kauf mit dem Gerätehersteller eingehend erörtert werden, da diese Anlagen sehr teuer sind.

Fubktionsweise der Belichtungsanlagen

In diesem Abschnitt werden die Messprinzipien von Belichtungsanlagen beschrieben. Belichtungsmessgeräte bestehen aus einer Lichtquelle, Ablenklinsen, Fotomasken, Fokussierlinsen, Tischen und Robotern für den Transport von Siliziumwafern und anderen Materialien.

Die Linsen und Fotomasken sind äußerst präzise konstruiert, und auch der Objekttisch arbeitet mit hoher Präzision. Während des Betriebs wird das Belichtungsobjekt präzise auf dem Tisch fixiert. Während des Betriebs bewegt sich der Tisch bei jeder Belichtung, sodass eine große Anzahl von Mustern auf dem belichteten Objekt über den gesamten Belichtungsbereich abgebildet wird.

Das von der Lichtquelle emittierte intensive Licht mit kurzen Wellenlängen wird durch eine Ablenklinse auf eine Fotomaske gelenkt, die die Vorlage für das Schaltungsmuster darstellt. Das Licht, das durch die Fotomaske fällt, wird durch eine Kondensorlinse fokussiert, um ein sehr kleines Schaltkreismuster auf dem belichteten Objekt zu erzeugen.

Sobald die Belichtung des gesamten Belichtungsobjekts abgeschlossen ist, wird es abtransportiert, z. B. durch einen Roboter. Bei einigen Produkten ist das Belichtungsziel von einer Flüssigkeit durchdrungen, was eine präzisere Belichtung ermöglicht.

Sonstige Informationen über Belichtungsanlagen

1. Marktanteil

Die Hersteller von Belichtungsanlagen für Halbleiter sind nahezu oligopolisiert durch europäische und japanische Hersteller, wobei 2018 Europa (84 %) und Japan (14 %) den Markt beherrschen. Darüber hinaus wird der Markt für Belichtungsanlagen für Flachbildschirme (FPD) von zwei japanischen Herstellern nahezu oligopolisiert.

Belichtungsanlagen für Halbleiter gelten als die präzisesten Maschinen der Geschichte, und die neuesten Halbleiter wurden so weit miniaturisiert, dass die Breite der Verdrahtung auf den Chips (Prozessregeln) 3-5 nm beträgt.

Die neuesten FPD-Belichtungsanlagen haben Linienbreiten von weniger als ein paar Mikrometern, und diese Systeme werden jedes Jahr dünner und größer, und sie werden immer präziser und größer, um bessere, hochauflösende Bilder zu ermöglichen.

2. über EUV-Lithographie-Anlagen

Extrem-Ultraviolett (EUV)-Lithografieanlagen sind eine Art von Halbleiter-Lithografieanlagen, die extrem kurze Lichtwellenlängen verwenden, die als extremes Ultraviolett (EUV) bezeichnet werden.

Sie ermöglichen die Bearbeitung feinerer Dimensionen, was mit den bisher verwendeten Belichtungsanlagen für Halbleiter mit ArF-Excimer-Laserlicht schwierig ist. Die Miniaturisierung von Halbleitern schreitet gemäß dem Mooreschen Gesetz voran (integrierte Halbleiterschaltungen werden in drei Jahren viermal so hoch integriert und funktionell).

Die Entwicklung der Technologie der reduzierten Projektionsbelichtung, bekannt als Stepper, kürzere Belichtungswellenlängen und die Immersionsbelichtungstechnologie haben zu einer dramatischen Verbesserung der Auflösung geführt. Miniaturisierung bedeutet, dass die minimale Prozessgröße, die auf einen Wafer gebrannt werden kann, kleiner wird, und die minimale Prozessgröße R wird durch die folgende Rayleigh-Formel ausgedrückt.　

R = k/λ/NA *k ist eine Proportionalitätskonstante, λ ist die Belichtungswellenlänge und N.A. ist die numerische Apertur des optischen Belichtungssystems.

EUV-Belichtungsanlagen gelten als eine Technologie, die durch die Verkürzung der Belichtungswellenlänge die bisherigen Beschränkungen durchbrechen kann, und wurden in den letzten Jahren in Massenproduktion hergestellt.

3. FPD-Belichtungsanlagen

FPDs (Flachbildschirme), wie Flüssigkristallanzeigen, Plasmabildschirme und organische EL-Displays, finden sich in Smartphones, Tablet-Terminals, Flachbildfernsehern für den Heimgebrauch und in allen Bereichen unserer Häuser und Städte.

FPD-Belichtungsanlagen werden zur Herstellung von Flachbildschirmen verwendet und sind im Prinzip die gleichen wie die Anlagen zur Halbleiterherstellung: Licht wird auf eine Fotomaske gestrahlt, die ein Schaltkreismuster auf einer Glasplatte durch eine Linse belichtet, um ein Array zu erzeugen.

Farbfilter, die die Bilder und Videos für das Display erzeugen, werden ebenfalls hergestellt und mit den Arrays kombiniert, um das Display zu vervollständigen. Farbfilter werden verwendet, um die Farben der Bilder und Videos auszudrücken, und ein Farbresist auf Pigmentbasis wird auf das Glas aufgetragen, das dann belichtet und entwickelt wird.

Was ist eine Elektropoliermaschine?

Elektropoliermaschinen sind Maschinen, die Polierobjekte elektropolieren.

Der Gegenstand wird in den mit Polierflüssigkeit gefüllten Polierbehälter gelegt, wobei die Kathodenplatte im Polierbehälter geerdet ist. Die Anode wird an den zu polierenden Gegenstand angeschlossen und mit elektrischem Strom beaufschlagt, um das Polieren mit elektrischer Energie durchzuführen. Aufgrund seines Konstruktionsprinzips kann das elektrolytische Polieren nicht bei nicht leitfähigen Materialien angewendet werden.

Durch Elektropolieren können glatte und spiegelnde Oberflächen erzeugt werden, die mit physikalischen Polierverfahren nicht erreicht werden können. Bei chromhaltigen Werkstoffen kann sich auf der polierten Oberfläche ein passiver Film bilden, der eine hohe Korrosionsbeständigkeit gewährleistet.

Anwendungen von Elektropoliermaschinen

Durch Elektropolieren kann ein hoher Grad an Glätte erreicht werden, und durch die Bildung eines Passivfilms wird auch eine Korrosionsbeständigkeit erreicht. Umgekehrt kann es die Auswaschung von Verunreinigungen wie Metallionen aus dem Material verhindern, sodass es für Rohre, Lagerbehälter und andere Teile verwendet wird, wenn mit hochreinen, kontaminationsbeständigen Materialien gearbeitet wird.

Besonders beliebt sind Ventile, Rohrleitungen, Teile und Behälter, die in der Halbleiterfertigung eingesetzt werden, da sie mit Rohgasen und Chemikalien in hochreinem Zustand versorgt werden müssen.

Aus ähnlichen Gründen werden sie auch in pharmazeutischen und lebensmittelverarbeitenden Betrieben, in medizinischen Geräten, in der chemischen Synthese und in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt.

Funktionsweise von Elektropoliermaschinen

Wie bereits erwähnt, ist eine Elektropoliermaschine wie folgt aufgebaut: Beim Polieren wird zwischen der Kathodenplatte im Polierbehälter und der zu polierenden Anode über einen Elektrolyten (eine Flüssigkeit, die in einem polaren Lösungsmittel gelöste ionische Stoffe enthält) ein Gleichstrom angelegt, der die polierte Oberfläche anlöst und so den Poliervorgang auslöst.

Die konvexe Seite (die der Kathode zugewandte Seite) der polierten Oberfläche hat einen niedrigen Widerstandswert, sodass der Strom leicht fließt und die Auflösung bevorzugt voranschreitet, während die konkave Seite einen hohen Widerstandswert hat und der Strom nicht leicht fließt, so dass die Glättung voranschreitet. Gleichzeitig mit dieser Auflösung wird Chrom aus dem Inneren des zu polierenden Objekts herausgelöst. Der Chromanteil wird gleichzeitig mit der Auflösung oxidiert und bildet eine Chromoxidschicht (Passivfilm) auf der polierten Oberfläche.

Gleichzeitig werden auch Schmutz und Verunreinigungen, die an der zu polierenden Oberfläche haften, entfernt, sodass sich die polierte Oberfläche in einem äußerst sauberen Zustand befindet. Beim allgemeinen Polieren mit Schwabbeln und Schleifmitteln verbleibt eine große Menge an Schwabbel, Schleifkörnern, Schmutz und Verunreinigungen auf der polierten Oberfläche, während beim elektrolytischen Polieren eine sehr saubere polierte Oberfläche entsteht.

Darüber hinaus hinterlässt das physikalische Polieren eine restliche thermische Vorgeschichte und Polierspannung auf der polierten Oberfläche, was zu Verarbeitungsänderungen führt, während das elektrolytische Polieren keinen äußeren physikalischen Kräften unterliegt, so dass es zu keiner Veränderung des Materials kommt. Das Elektropolieren eignet sich nicht für das Polieren von Objekten mit komplexen Formen, aber es kann durch die Gestaltung der Form und Struktur der Kathodenplatte angepasst werden. Nach dem Polieren muss der Elektrolyt gründlich gereinigt und entfernt werden, daher ist bei der Nachbearbeitung Vorsicht geboten.

Weitere Informationen über Elektropoliermaschinen

1. Oberflächenbehandlung von rostfreiem Stahl mit Elektropoliermaschinen

Nichtrostender Stahl ist ein metallischer Werkstoff mit Rost- und Korrosionsschutz und Wärmebeständigkeit aufgrund der mehrere Nanometer dicken Passivierungsschicht, die sich auf seiner Oberfläche durch Bindung mit dem Sauerstoff der Atmosphäre bildet. Wenn jedoch der richtige Oberflächenzustand aufgrund von Bearbeitung, Oberflächenveredelung, Transport oder Lagerung nicht aufrechterhalten wird, bildet sich die Passivschicht nicht gleichmäßig aus, was zu fehlerhaften Produkten und anderen Problemen führt.

Das Elektropolieren ist ein Verfahren, das darauf abzielt, Verunreinigungen und Unebenheiten von der Oberfläche des rostfreien Stahls zu entfernen und eine Passivschicht mit hohen Eigenschaften zu bilden. In Elektropoliermaschinen für rostfreien Stahl wird die Oberfläche elektrochemisch aufgelöst und im Mikrometerbereich gereinigt, indem ein Gleichstrom durch den zu polierenden rostfreien Stahl als Anode in einer Elektropolierlösung geleitet wird.

Beim Elektropolieren werden bevorzugt die rauen Oberflächenkonvexitäten aufgelöst, wodurch die Oberflächenrauheit verringert und Defekte geglättet werden, die sich durch normales Polieren nur schwer entfernen lassen, wie z. B. Gratbeläge und durch Schleifen und Bearbeitung entstandene Hohlräume. Es handelt sich außerdem um ein sehr produktives Polierverfahren, da die Bearbeitungsmethode einfach ist und je nach Größe des Elektrolytbehälters große Mengen poliert werden können.

Passive Schichten haben einen ausgezeichneten Korrosionsschutz und eine hohe Wärmebeständigkeit, sind aber dünn und schwach, mit einer Dicke von nur wenigen Nanometern. Je glatter die Edelstahloberfläche, desto gleichmäßiger und haftender ist die Schicht. Das Elektropolieren ist ein wichtiges Verfahren zur Maximierung der Eigenschaften von nichtrostendem Stahl.

2. elektrolytische kombinierte Elektropoliermaschinen

Das kombinierte elektrolytische Polieren, bei dem physikalisches Polieren mit Schleifmitteln kombiniert wird, ist wirksam, wenn eine noch glattere Oberfläche als beim Elektropolieren erforderlich ist. Bei diesem Verfahren wird eine rotierende Polierscheibe als Kathode verwendet, und die Oberfläche des Werkstücks wird unter Durchleitung eines Elektrolyts und elektrischen Stroms einem bewegten Polieren unterzogen. Der Passivfilm auf der gewölbten Oberfläche wird mechanisch abgetragen und das Metall herausgelöst, wodurch eine glattere Oberfläche entsteht, als wenn elektrolytisches und mechanisches Polieren getrennt durchgeführt werden, und eine Rauheit in der Größenordnung von Nanometern erreicht werden kann.

Da nicht nur flache, sondern auch gekrümmte Oberflächen wie Rohre poliert werden können, findet es breite Anwendung bei Teilen für die Halbleiterherstellung, Rohrleitungen, Ventilen und medizinischen Geräten, die Präzision und Haltbarkeit erfordern.

Was ist eine Absorberfolie?

Absorberfolien werden in elektronischen Geräten verwendet, die elektromagnetische Wellen erzeugen oder deren Funktion durch elektromagnetische Wellen beeinträchtigt werden kann.

Zu den EMV-Maßnahmen (Elektrodenverträglichkeit) für elektronische Geräte gehören EMI (Elektromagnetische Interferenz), ein Maß für die Erzeugung elektromagnetischer Störungen, und EMS (Elektromagnetische Suszeptibilität), ein Maß für die Empfangsseite. Die Normen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) und das Elektrogeräte- und Materialsicherheitsgesetz legen die verwendeten Methoden fest.

Absorberfolien sind ein typisches Bauteil, das für solche Messungen verwendet wird. In den letzten Jahren hat sich das Frequenzband der elektromagnetischen Wellen durch die Erhöhung der CPU-Geschwindigkeiten zu höheren Frequenzen verschoben, was die Lärmbekämpfung erschwert. Durch das Anbringen von Folien, die elektromagnetische Wellen absorbieren, in der Nähe von Lärmquellen kann der Lärm in der Umgebung absorbiert und unterdrückt werden.

Absorberfolien sind Verbundwerkstoffe aus magnetischen Materialien und Gummi sowie dünne Kunststofflaminate erhältlich, die sich leicht zuschneiden und anbringen lassen, preiswert und leicht sind und weitere Vorteile bieten.

Anwendungen von Absorberfolien

Die Verwendungszwecke von Absorberfolien, sind im Allgemeinen nicht sehr bekannt, aber sie werden in sehr vielen Bereichen eingesetzt. Typische Anwendungen sind die folgenden:

1. Anwendungen für elektronische Geräte

Absorberfolien werden in Geräten mit Halbleitersubstraten im Inneren verwendet, z. B. in Smartphones und Haushaltsgeräten. Durch das Anbringen von Folien, die elektromagnetische Wellen absorbieren, an der Innenseite von Gehäusen und Leiterplatten kann die Erzeugung von Strahlungsrauschen, Resonanz und internen Reflexionen innerhalb des Geräts reduziert werden.

2. Gegenmaßnahmen gegen Kommunikationsstörungen

Elektromagnetische Wellen mit einer Frequenz von 30 MHz oder weniger werden in Flugzeug- und Schiffsfunkgeräten verwendet, und Absorberfolien, werden zur Reduzierung dieser Störungen eingesetzt. Absorberfolien werden auch zur Verhinderung von Telefonstörungen in Mobiltelefonen und Fernsehgeräten verwendet, die im täglichen Leben unverzichtbar sind.

3. Automobilbereich

In den letzten Jahren wurden die Autos mit zahlreichen Sensoren ausgestattet, darunter auch mit einem Antikollisionsradar. Radar arbeitet mit Millimeterwellen, und Absorberfolien werden als Gegenmaßnahme gegen elektromagnetische Störungen und Lärm eingesetzt.

Funktionsweise von Absorberfolien

Absorberfolien wandeln elektrische Energie in thermische Energie um, indem das in der Folie enthaltene magnetische Material elektromagnetische Wellen absorbiert. Je nach Absorptionsbereich der elektromagnetischen Wellen werden verschiedene Arten von magnetischen Materialien verwendet. So werden z. B. zur Vermeidung von Störungen in der Satellitenkommunikation Materialien verwendet, die selektiv den dort praktizierten Frequenzbereich absorbieren können.

In den letzten Jahren wurden auch Absorberfolien aus Kunststoff und Vliesstoff ohne magnetische Materialien vertrieben. Erstere absorbieren elektromagnetische Wellen, indem sie durch die Laminierung von Kunststoffplatten mit unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten eine Polarisation erzeugen. Bei letzteren werden Vliesstoffe mit einer speziellen Oberflächenbehandlung verwendet, um den Lärm durch Widerstandsverluste in Wärme umzuwandeln.

Arten von Absorberfolien

Es sind verschiedene Arten von Absorberfolien im Umlauf, je nachdem, aus welchen Materialien sie bestehen. Typische Typen sind die folgenden:

1. Gummi Absorberfolien

Diese Platte ist eine Mischung aus magnetischem Material und Gummi. Sie haben die für Gummi charakteristischen hervorragenden Flexibilitäts- und Isolationseigenschaften und sind leicht zu verarbeiten. Sie haben auch eine gute Korrosionsbeständigkeit und sind für raue Betriebsbedingungen wie feuchte Umgebungen geeignet. Die Dicken reichen von 0,25 mm für dünne Platten bis zu 4 mm für dickere Platten.

2. Kunststoff Absorberfolien

Dieses Produkt wird aus laminierten Kunststoffplatten hergestellt, die aus Polyesterharz geformt werden. Da sie keine magnetischen Materialien enthalten, können die Kosten niedrig gehalten werden, und sie haben den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer geringen Dicke leicht sind. Es sind auch transparente Produkte erhältlich, die für Klebeflächen verwendet werden können, die lichtdurchlässig sein müssen, z. B. für Fenster.

3. Vliesstoff Absorberfolien

Wie bei Kunststoffplatten handelt es sich um umweltfreundliche Produkte, die keine magnetischen Materialien verwenden. Die Dicke kann an der dünnsten Stelle auf 50 µm reduziert werden, und dank ihrer Flexibilität können sie sich den Unebenheiten von Halbleitersubstraten anpassen.

Was ist ein elektromagnetisches Schichtdickenmessgerät?

Ein elektromagnetisches Schichtdickenmessgerät ist ein Gerät, das die Dicke einer dünnen Schicht nach dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion misst.

Die Dicke kann gemessen werden, indem eine Spule in der Nähe des Messbereichs platziert wird und winzige induktive elektromotorische Kräfte gemessen werden. Es gibt noch andere Arten von Schichtdickenmessgeräten, wie z. B. Wirbelstrom-, Ultraschall- und Reflexionsspektroskopie, und es ist wichtig, je nach dem zu messenden Objekt das richtige Gerät auszuwählen.

Elektromagnetische Schichtdickenmessgeräte können die Dicke sofort und genau messen, haben aber den Nachteil, dass sie nicht gut messen können, wenn die dünne Schicht magnetisch ist.

Anwendungen von elektromagnetischen Schichtdickenmessgeräten

1. Metallindustrie

Elektromagnetische Schichtdickenmessgeräte werden häufig in der Metallindustrie eingesetzt. Die Messung der Metallschichtdicke ermöglicht die Kontrolle der Produktqualität und die Optimierung des Herstellungsprozesses. Zum Beispiel in der Automobilindustrie, um die Gleichmäßigkeit und Haltbarkeit der Lackierung zu gewährleisten.

2. Bauindustrie

In der Bauindustrie werden elektromagnetische Schichtdickenmessgeräte zur Messung der Dicke von Beschichtungen und Anstrichen verwendet, die auf Beton- und Stahloberflächen aufgetragen werden. Dadurch werden die Haltbarkeit und die optische Qualität von Gebäuden sichergestellt.

3. Korrosionsüberwachung

Die Korrosionsüberwachung dient der Überwachung des Korrosionszustands von Metallerzeugnissen und -strukturen. Da die Schichtdicke mit fortschreitender Korrosion abnimmt, ermöglichen regelmäßige Messungen die Überwachung des Korrosionsfortschritts und die Ergreifung der erforderlichen Schutzmaßnahmen.

4. Elektronikindustrie

Elektromagnetische Schichtdickenmessgeräte werden zur Messung der Schichtdicke auf der Oberfläche von kleinsten Bauteilen wie elektronischen Komponenten und Leiterplatten eingesetzt. Dies ist unerlässlich, um die Leistung und Zuverlässigkeit von Bauteilen zu gewährleisten.

5. chemische Industrie

Elektromagnetische Schichtdickenmessgeräte werden in chemischen Prozessen zur Kontrolle und Überwachung der Schichtdicke von Chemikalien und Beschichtungsmaterialien eingesetzt. Sie tragen zur Verbesserung der Produktqualität und zur Prozessoptimierung bei.

6. Luft- und Raumfahrtindustrie

Gleichmäßige Schichtdicken und genaue Abmessungen sind wichtig für Komponenten von Luft- und Raumfahrtgeräten. Elektromagnetische Schichtdickenmessgeräte sind ein wesentliches Hilfsmittel bei der Herstellung und Wartung dieser Bauteile.

Funktionsweise der elektromagnetischen Schichtdickenmessgeräte

Der Aufbau besteht aus einer Sonde, die einen Elektromagneten enthält, der mit der zu messenden Oberfläche in Kontakt gebracht wird. Wenn ein elektrischer Strom an den Elektromagneten angelegt wird, entsteht eine elektromagnetische Induktion, die das magnetische Material hinter der dünnen Schicht anzieht. Die Spannung der Spule ändert sich je nach dem Abstand zwischen dem Elektromagneten und dem magnetischen Material, was zur Messung der Schichtdicke verwendet wird.

Wie ein Messschieber muss er nicht von beiden Seiten eingespannt werden und kann auch kleinste Dicken messen, die mit dem Auge nicht erfasst werden können. Darüber hinaus kann das elektromagnetische Schichtdickenmessgerät die Dicke sofort und genau messen, ist einfach zu bedienen und kann von jedermann gehandhabt werden.

Die Dicke kann nur gemessen werden, wenn das Substrat magnetisch ist, z. B. ein Metall, und das zu messende Objekt nicht magnetisch ist. Beispiele hierfür sind nichtmagnetische Metallbeschichtungen, Farben und Kunstharzbeschichtungen. Befindet sich die Schichtdicke hingegen unter einem nichtmagnetischen Objekt oder hat das Objekt eine unebene Oberfläche, kann sie nicht genau gemessen werden, da der Elektromagnet in engem Kontakt mit der Oberfläche stehen muss.

Auswahl eines elektromagnetischen Schichtdickenmessgeräts

1. Verwendungszweck

Zunächst muss festgelegt werden, für welche Anwendung das elektromagnetische Schichtdickenmessgerät verwendet werden soll. Es gibt verschiedene Typen für unterschiedliche Anwendungen, z. B. für die Messung der Dicke von Metallschichten, die Messung der Dicke von Beschichtungen, die Überwachung der Korrosion usw. 

2. Genauigkeit und Auflösung

Wenn die Messgenauigkeit wichtig ist, muss ein hochpräzises elektromagnetisches Schichtdickenmessgerät gewählt werden. Es ist auch wichtig, die Auflösung in Betracht zu ziehen. Die erforderliche Genauigkeit und Auflösung hängen vom Verwendungszweck und der Anwendung ab, sodass zunächst die Anwendung bestimmt werden muss.

3. Material

Es ist wichtig, das richtige elektromagnetische Schichtdickenmessgerät für das zu messende Material auszuwählen. Das geeignete elektromagnetische Schichtdickenmessgerät hängt vom Werkstoff des Objekts ab, z. B. metallische, nichtmetallische oder beschichtete Werkstoffe.

4. Messbereich

Berücksichtigen Sie den Bereich der zu messenden Schichtdicken und ob dieser Bereich abgedeckt werden kann. Es stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, die von weiten bis zu engen Bereichen reichen. Kann der Bereich nicht im Voraus angenommen werden, sollten elektromagnetische Schichtdickenmessgeräte in Betracht gezogen werden, die einen möglichst großen Bereich messen können.

5. Bedienungskomfort

Die Benutzerfreundlichkeit von elektromagnetischen Schichtdickenmessgeräten ist ebenfalls ein zu berücksichtigender Faktor. Eine intuitive Schnittstelle und eine einfach zu bedienende Software tragen zu einem effizienten Messbetrieb bei. Da unter Umständen detaillierte Arbeiten erforderlich sind, ist es wichtig, die für den Betrieb erforderliche Zeit zu berücksichtigen.

6. Haltbarkeit und Wartung

Um eine stabile Leistung über einen langen Zeitraum hinweg zu gewährleisten, müssen langlebige Produkte ausgewählt werden. Regelmäßige Wartung und Kalibrierung sind ebenfalls wichtig, weshalb sichergestellt werden muss, dass sie leicht durchgeführt werden können.

Was ist ein elektrischer Greifer?

Ein Greifer ist ein Mechanismus zum Greifen und Halten eines Objekts. Eine Vorrichtung, die elektrisch angetrieben wird und einen Gegenstand greift, wird als elektrischer Greifer bezeichnet.

Die Form des Greifers variiert je nach Form und Oberflächenbeschaffenheit des zu greifenden Objekts, aber der am häufigsten und universellste Greifer ist der Zweifinger-Parallelgreifer, bei dem sich zwei parallele Elemente linear bewegen, um das Objekt zu klemmen und loszulassen. Sie arbeiten als Geräte (Endeffektoren), die am Ende eines Roboterarms oder eines linearen Bewegungsmechanismus eingesetzt werden.

Im Vergleich zu pneumatischen Greifern bieten elektrische Greifer eine präzisere Steuerung und werden daher eingesetzt, wenn die Größe des Objekts variiert oder wenn die Greifkraft je nach Bedarf variiert werden muss.

Anwendungen elektrischer Greifer

Wie bereits erwähnt, gibt es verschiedene Arten von Greifern, aber hier wird der gebräuchlichste elektrische Zweifinger-Parallelgreifer beschrieben:

Da elektrische Greifer Objekte greifen und transportieren können, werden sie in Kombination mit linearen Bewegungsmechanismen wie Zylindern und Linearführungen in Geräten zum Heben und Transportieren von Objekten eingesetzt. Außerdem kann ein elektrischer Greifer am Ende eines Roboterarms angebracht werden, sodass das Objekt frei in drei Dimensionen bewegt werden kann, genau wie ein Mensch, der ein Objekt hält.

Funktionsweise der elektrischen Greifer

Ein elektrischer Greifer besteht hauptsächlich aus einem Finger (manchmal auch Kralle genannt) zum Greifen des Objekts, einem linearen Bewegungsmechanismus wie einer Vorschubspindel zum Bewegen des Fingers und einem Motor zum Betreiben dieses Mechanismus. Ein Sensor, z. B. eine Kraftmesszelle, kann separat eingebaut werden, wenn die Greifkraft kontrolliert werden soll.

Der Öffnungs- und Schließvorgang kann durch die Steuerung der Drehrichtung und -geschwindigkeit des Motors gesteuert werden, und die Breite des Öffnungs- und Schließvorgangs kann durch Ablesen der Anzahl der Umdrehungen von dem im Motor eingebauten Drehgeber zurückgemeldet werden. Durch den Aufbau einer Prozesssteuerung oder einer PID-Regelung entsprechend dieser Informationen kann eine präzise Steuerung erreicht werden, wie z. B. die Verlangsamung der Greifgeschwindigkeit im Moment des Kontakts mit dem Objekt oder die Einstellung des Abstands zwischen den Fingern beim Greifen in Abhängigkeit von der Größe des Objekts.

Der Zweifinger-Parallelgreifer wird häufig in der Industrie verwendet, wo relativ einfache Formen gegriffen werden. In der Robotik werden jedoch häufig Greifer mit drei oder mehr Fingern verwendet, wenn komplexere Formen gegriffen werden sollen oder wenn menschliche Bewegungen erlernt werden sollen. Die Greifer mit drei oder mehr Fingern sind meist motorisiert, da sie eine präzise Steuerung erfordern, z. B. durch Nachahmung menschlicher Bewegungen.