月: 2023年9月

Was ist ein Zugfestigkeitsprüfgerät?

Ein Zugfestigkeitsprüfgerät ist ein Gerät, das die Veränderung einer Probe misst, wenn eine Zugbelastung auf sie ausgeübt wird.

Die Zugkraft erzeugt Spannung und Dehnung. Aus dem Verhältnis zwischen Spannung und Dehnung lassen sich Zugspannung, Zugdehnung, Elastizitätsmodul und Poissonzahl berechnen. Die aus der Zugprüfung gewonnenen Parameter werden als mechanische Eigenschaften bezeichnet und spielen eine wichtige Rolle bei der Bestimmung der Festigkeit und Haltbarkeit von Formteilen.

Anwendungen von Zugfestigkeitsprüfgeräten

Zugfestigkeitsprüfgeräte werden hauptsächlich zur Überprüfung der mechanischen Eigenschaften eingesetzt. Sie werden zur Prüfung einer Vielzahl von Materialien eingesetzt, darunter Metalle, Kunststoffe, Gummi und Textilien, und sind eine der wichtigsten Prüfungen für die Leistungs- und Qualitätskontrolle.

Zugprüfungen können auch zur Beurteilung der Festigkeit und anderer Eigenschaften von biologischem Gewebe wie Muskeln, Knochen und Haut verwendet werden. Das Prüfgerät wird auch zur Bewertung von Materialien für medizinische Geräte wie künstliche Gelenke, künstliche Herzklappen und Drainagen verwendet.

Funktionsweise von Zugfestigkeitsprüfgeräten

In einem Zugfestigkeitsprüfgerät wird eine Zugbelastung auf eine Probe ausgeübt und das Ergebnis gemessen, bis das Material bricht. Durch Aufzeichnung der Spannungs-Dehnungs-Kurve lassen sich die Proportionalitätsgrenze, die Elastizitätsgrenze, die Streckgrenze und die Zugfestigkeit berechnen.

Die charakteristischen Spannungs-/Dehnungsbeziehungen aufgrund der Anfangs-, Zwischen- und Bruchpunkte der Messung sind wie folgt:

1. Anfangsphase der Messung

In der Anfangsphase der Messung sind Spannung und Dehnung proportional. Der Grenzpunkt, an dem die proportionale Beziehung gilt, wird als Proportionalitätsgrenze bezeichnet.

2. Mittelfristige Messung

Wird ab der Proportionalitätsgrenze eine weitere Spannung aufgebracht, verbleibt die Dehnung an einem bestimmten Punkt. Der Grenzpunkt, an dem keine Dehnung verbleibt, wird als Elastizitätsgrenze bezeichnet.

Der Punkt jenseits der Elastizitätsgrenze ist die Streckgrenze. Wird die Streckgrenze überschritten, nimmt die Spannung ab, während die Dehnung bestehen bleibt.

3. Bruch

Wird die Zugspannung fortgesetzt, steigt die Spannung wieder an. Die maximale Spannung an diesem Punkt wird als Zugfestigkeit der Probe bezeichnet, die schließlich reißt.

Der Elastizitätsmodul und die Poissonzahl sind Parameter, die anhand von Spannungs-Dehnungs-Diagrammen berechnet werden können. Andere Arten von Dehnungsaufnehmern wie statische Dehnungsaufnehmer, dynamische Dehnungsaufnehmer und Längenänderungsaufnehmer werden je nach den zu ermittelnden Parametern und dem Material der zu verwendenden Probe eingesetzt.

Arten von Zugfestigkeitsprüfgeräten

Es gibt verschiedene Arten von Zugfestigkeitsprüfgeräten, aber die beiden gängigsten Prüfgerätetypen auf dem Markt sind hydraulische Universalprüfgeräte und mechanische Universalprüfgeräte.

Beide verwenden Kraftmessdosen zur Erfassung der Last und nutzen einen elektrischen Ausgang, was den Vorteil hat, dass ein Kraft-Dehnungs-Diagramm durch Abgreifen des elektrischen Signals von einem Dehnungsaufnehmer leicht erstellt werden kann.

1. hydraulische Universalprüfmaschinen

Hydraulische Universalprüfmaschinen sind Universalprüfmaschinen, die statische Prüfungen wie Zug-, Druck- und Biegeversuche durch Einstellen der Spannung mit Hilfe von Hydraulikdruck durchführen können.

2. Mechanische Universalprüfmaschinen

Mechanische Universalprüfmaschinen zeichnen sich dadurch aus, dass die Zuggeschwindigkeit mit Hilfe eines Servomotors konstant gehalten werden kann.

Weitere Informationen über Zugfestigkeitsprüfgeräte

1. Zugfestigkeitsprüfgeräte

Zugfestigkeitsprüfgeräte verwenden eine Kraftmessdose, um die gemessenen Spannungswerte zu messen. Die Einheit der Spannung ist die SI-Einheit N Newton. Je nach Kapazität der Kraftmessdose können auch Einheiten wie mN oder kN verwendet werden.

Das N Newton ist der Wert, den man durch Multiplikation der Masse mit der Erdbeschleunigung erhält. Wenn die Erdbeschleunigung am Messort bekannt ist, kann die Masse (kg) mit einer Wägezelle gemessen werden.

Vor der Einführung der SI-Einheiten wurde kgf anstelle von N verwendet.

2. Elastizitätsmodul (Young’s modulus)

Der Elastizitätsmodul ist das Verhältnis von Spannung zu Dehnung. Der Elastizitätsmodul gibt die Biegefähigkeit (Härte) eines Materials an; je höher der Elastizitätsmodul, desto härter und schwieriger ist es zu biegen. Der in Baumaterialien verwendete Stahl gehört zu den Materialien mit einem hohen E-Modul.

3. Poissonsche Zahl

Die Poissonzahl ist das Verhältnis zwischen der Dehnung in Richtung der aufgebrachten Kraft (Längsdehnung) und der Dehnung senkrecht zur Richtung der aufgebrachten Kraft (Querdehnung). Wenn die Poissonzahl 0,5 beträgt, gibt es keine Volumenänderung aufgrund der Verformung. Bei Materialien wie Gummi nimmt die Querdehnung ab, wenn das Material gezogen wird, daher liegt der Wert nahe bei 0,5.

Was ist eine Salzsprühkammer?

Salzsprühkammern sind Versuchsgeräte zur Durchführung von Salzsprühnebeltests als Korrosionstests an metallischen Werkstoffen, Metallteilen und Produkten mit Beschichtungsverfahren wie Beschichtung und Lackierung.

Bei der Verwendung von Salzsprühkammern wird im Innenraum des Prüfgeräts eine atmosphärische Umgebung mit einer bestimmten Temperatur und salzhaltigen Luftfeuchtigkeit geschaffen, wie sie in Industrienormen wie ISO festgelegt ist. Durch das Einbringen von Prüfkörpern in diese Prüfumgebung kann der Korrosionsprozess überprüft werden.

Anwendungen von Salzsprühkammern

Salzsprühkammern sind spezielle Prüfgeräte für die Salzsprühnebelprüfung. Die wichtigsten Prüfobjekte für die Salzsprühnebelprüfung sind metallische Werkstoffe, Beschichtungen wie Plattierungen und Lacke sowie mit diesen Beschichtungen versehene Produkte.

Industrienormen schreiben vor, dass die Prüfung an Probekörpern einer bestimmten Größe durchgeführt wird, aber in der Produktentwicklung und Qualitätskontrolle werden die Prüfungen an tatsächlichen Produkten durchgeführt. Die Salzsprühkammern werden wie folgt eingesetzt:

1. Der Automobilsektor

Im Automobilsektor werden Salzsprühkammern zur Beurteilung der Korrosionsbeständigkeit von beschichteten und oberflächenbehandelten Teilen eingesetzt. Insbesondere werden sie zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit von Schraubenteilen, verschiedenen Halterungsteilen und Getriebeölwannen eingesetzt.

In Regionen mit besonders starkem Schneefall kann das Schmelzsalz, das zum Schmelzen des Schnees auf die Straßen gestreut wird, zu erheblicher Korrosion an der Außenhaut und den Aufhängungsteilen von Fahrzeugen führen. Salzsprühnebeltests werden eingesetzt, um die Korrosionsbeständigkeit gegenüber solchen äußeren Bedingungen zu bewerten.

2. Bauwesen

Im Bausektor wird die Korrosionsbeständigkeit in natürlichen Umgebungen wie Wind und Regen bewertet. In Küstengebieten mit starkem Seewind zum Beispiel rosten die Teile von Metallhäusern in relativ kurzer Zeit.

Rost tritt häufig an Blechteilen auf, die für Dächer und Wände von alten Häusern verwendet werden, aber auch an gewöhnlichen Haushaltsschuppen. Mit Salzsprühnebeltests wird geprüft, wie lange es dauert, bis sich solcher Rost bildet.

Funktionsweise der Salzsprühkammern

Bei Salzsprühkammern wird das zu prüfende Objekt in die Kammer des Geräts gelegt und mit einer korrosionsfördernden Säurelösung beschlagen, die die Probe kontinuierlich besprüht. Zu den verwendeten sauren Lösungen gehören Natriumchlorid, Calciumchlorid und Magnesiumchlorid. Durch die Vernebelung der sauren Lösung wird diese gleichmäßig über die Probe verteilt und die Korrosion ohne örtliche Beeinträchtigung gefördert.

Die Salzkonzentration der Chloridlösung und die Prüftemperatur werden im Salzsprühtest festgelegt, und die Salzsprühkammer sorgt für die Einhaltung der vorgegebenen Bedingungen.

Weitere Informationen über Salzsprühkammern

1. Gleichwertige Zeit für Salzsprühnebeltests

Salzsprühnebeltests werden zur Überprüfung der Qualität von Beschichtungen, Überzügen und Industrieerzeugnissen in der alltäglichen Umgebung, in der sie als Produkte verwendet werden, eingesetzt, um die Rostbildung zu verringern. Es handelt sich um einen der beschleunigten Tests zur Bewertung der Korrosionsbeständigkeit, die auf jährlicher Basis in Bezug auf die Zeit erforderlich ist. In den verschiedenen Industrienormen ist jedoch die Korrelation zwischen der natürlichen Umgebung und der Testumgebung nicht festgelegt.

Jeder Produkthersteller hat seine eigenen Normen für die Korrelation zwischen der Prüfzeit des Salzsprühnebeltests und der Zeit in der natürlichen Umgebung. Die Prüfmethoden und -bedingungen entsprechen verschiedenen Industrienormen, und die Bewertungszeit unter den vorgegebenen Bedingungen wird von dem jeweiligen Unternehmen oder der Industrie festgelegt.

2. Wie der Salzsprühnebeltest beurteilt wird

Bei der Bewertung von Salzsprühnebeltests an Produkten ist es auch wichtig, das Auftreten von Rost klar zu definieren. Die Bewertung erfolgt durch eine periodische visuelle oder anderweitige Kontrolle der Prüfprodukte auf das Vorhandensein von Rost. Salzsprühkammern dienen der Schaffung einer Prüfumgebung und sind nicht in der Lage, das Auftreten von Rost zu erkennen oder zu bestimmen.

In Industrienormen wird Rost anhand des prozentualen Anteils der Oberfläche als Kriterium für das Auftreten von Rost bestimmt, wobei ein Prüfstück mit einer bestimmten Größe verwendet wird. Bei der Durchführung von Tests an realen Produkten ist es daher wichtig, sich im Vorfeld mit den betreffenden Unternehmen darüber zu verständigen, welche Bedingungen als Rost zu bewerten sind, an welchen Stellen Rost auftritt und wie hoch der Prozentsatz der Oberfläche ist.

Außerdem tritt bei Beschichtungen, die das Rosten des Grundmaterials durch Selbstaufopferung verhindern, wie z. B. bei Verzinkungen, der Rotrost, der anzeigt, dass das Grundmaterial gerostet ist, in der Regel nach dem Weißrost auf, der sich selbst aufopfert. Aus diesem Grund werden Salzsprühnebeltests auch nach der Zeit bewertet, die für das Auftreten von Weißrost bzw. Rotrost benötigt wird. So darf z. B. innerhalb von 72 Stunden kein Weißrost und innerhalb von 240 Stunden kein Rotrost auftreten, und im Betrieb werden zwei Bewertungskriterien verwendet.

Was ist ein optisches Kontrollgerät?

Optische Kontrollgeräte sind Geräte, die das Aussehen und die Abmessungen von Objekten anhand von Bildern prüfen, die von Kameras und Sensoren aufgenommen werden.

Optische Kontrollgeräte werden als Alternative zur Sichtprüfung durch Inspektoren eingesetzt. Die Sichtprüfung dient der Erhaltung und Gewährleistung der Qualität von Teilen und Produkten. Optische Kontrollgeräte sind wichtig, um Abweichungen in der Prüfgenauigkeit aufgrund von individuellen Unterschieden und Ermüdung zu vermeiden.

Anwendungen von optischen Kontrollgeräten

Optische Kontrollgeräte werden an Produktionslinien in einer Vielzahl von Bereichen eingesetzt. Die wichtigsten Anwendungen sind die folgenden:

• Inspektion von Teilen und anderen Komponenten in Fabriken auf Kratzer, Schmutz und fehlende Teile.
• Überprüfung der Über- oder Unterzählung von Produkten und zu verpackenden Teilen.
• Prüfung der Abmessungen und Größenunterschiede von Produkten und Bauteilen
• Überprüfung der Farbe von Produkten und Bauteilen

Die Einführung von optischen Kontrollgeräten verhindert menschliche Fehler, gewährleistet einen stabilen 24-Stunden-Betrieb und erhöht die Prüfgeschwindigkeit.

Funktionsweise der optischen Kontrollgeräte

Optische Kontrollgeräte bestehen aus einem Bildeingabesystem, das aus einer Kamera oder einem Sensor und einer Beleuchtung besteht, und einer Bildverarbeitungseinheit. Das Prinzip der optischen Kontrollgeräte besteht darin, dass die Bildverarbeitungseinheit auf der Grundlage der von der Kamera aufgenommenen Bilder Informationen wie z. B. Merkmalsgrößen extrahiert, die dann mit den registrierten Informationen über gute Produkte verglichen werden, um festzustellen, ob das Produkt akzeptabel ist oder nicht.

Die Funktionen des Bildeingabesystems und des Bildprozessors sind wie folgt:

1. Bildeingabesystem

Das Bildeingabesystem besteht aus einer Beleuchtung, einer Kamera und einem Objektiv. Das Bildeingabesystem muss installiert und gesteuert werden, indem die am besten geeignete Ausrüstung (z. B. Flächen- oder Zeilenkamera, indirekte oder direkte Beleuchtung) entsprechend dem Objekt, den Transportbedingungen des Objekts und dem Zweck der Inspektion (Größe der Fehler, Grad der Verunreinigung usw.) ausgewählt wird.

2. Bildverarbeitungsgeräte

Die Bildverarbeitungsanlage verarbeitet die vom Bildeingabesystem erhaltenen Bilder, z. B. durch Bildtransformation, Bildverformung und Merkmalsextraktion. Das optische Kontrollgerät registriert die Kriterien (Zahlenwerte, Merkmalswertbereiche und grafische Muster) für die Beurteilung guter Produkte vorab im Bildverarbeitungssystem und vergleicht sie mit den vom Bildeingabesystem erhaltenen Merkmalswerten, um eine Pass/Fail-Entscheidung zu treffen.

Auswahl eines optischen Kontrollgeräts

Optische Kontrollgeräte werden je nach dem zu prüfenden Objekt, den Spezifikationen der Förderstrecke und dem Zweck der Prüfung ausgewählt, und das Bildeingabesystem und der Bildprozessor werden entsprechend ausgewählt. Bei der Auswahl von optischen Kontrollgeräten ist es notwendig, die Effekte der Produktivitätssteigerung und der Personalentlastung gegen die entstehenden Kosten abzuwägen, damit eine Wirtschaftlichkeit erreicht werden kann.

Folgende Punkte sollten bei der Auswahl von optischen Kontrollgeräten berücksichtigt werden.

1. Bildeingabesystem

Beleuchtung
Eine gleichmäßige und gleichmäßig helle Beleuchtung macht die Bildprüfung stabil. Die Art der Lichtquelle, der Filter, die Art der Beleuchtung und die Anzahl der Einheiten müssen so gewählt werden, dass die zu prüfenden Objekte hervorgehoben werden können.

Verwenden Sie zum Beispiel eine Beleuchtung mit positiver Reflexion, wenn Sie unebene Metalloberflächen abbilden, oder eine Beleuchtung mit diffuser Reflexion, wenn Lichthöfe auftreten können.

Kamera
Je nach dem zu prüfenden Objekt können Sie zwischen Farbkameras, Monochromkameras, Hochgeschwindigkeitskameras, Zeilenkameras, Kontaktbildsensorkameras usw. wählen. Farbkameras werden eingesetzt, wenn die Farbe eines Produkts oder einer Komponente geprüft werden soll.

Farbkameras sind im Allgemeinen teurer als Monochromkameras. Wenn die Farbe des zu prüfenden Objekts einfach ist, können eine Monochromkamera und ein Farbfilter eine stabile Prüfung ermöglichen. Bei der Auswahl einer Kamera darf man nicht nur an eine Farbkamera für die Prüfung von Farben denken, sondern muss auch Monochromkameras und die geringeren Kosten für Beleuchtungseinrichtungen in Betracht ziehen.

Hochgeschwindigkeitskameras werden eingesetzt, wenn sich das zu prüfende Objekt mit hoher Geschwindigkeit bewegt, was bei normalen Kameras zu Unschärfen führt. Wenn eine Hochgeschwindigkeitskamera verwendet wird, muss die Beleuchtung im Allgemeinen hell sein.

Zeilenkameras und Kontaktbildsensorkameras werden eingesetzt, wenn es sich bei dem Prüfobjekt um ein Blatt oder um ein kreisförmiges oder zylindrisches rotierendes Objekt handelt. Kontaktbildsensorkameras kombinieren ein Objektiv mit festem Brennpunkt mit einer Beleuchtung und sind effektiv, wenn der Abstand zwischen dem zu prüfenden Objekt und der Kamera stabil ist.

Objektiv
Die Wahl des Objektivs hängt von der Brennweite und der Objekttiefe ab. Für die Bildprüfung muss das Sichtfeld so eingestellt werden, dass das Prüfobjekt mit der erforderlichen Genauigkeit erfasst werden kann.

Die Brennweite ist dabei ein wichtiger Faktor. Die Brennweite ist der Abstand vom Objektiv zum Bildsensor der Kamera. Die Brennweite wird bestimmt durch die Größe des Inspektionsobjekts (Sichtfeld), den Abstand zwischen Objektiv und Inspektionsobjekt und die Größe des Bildsensors.

Die Schärfentiefe ist der Bereich, in dem das fokussierte Prüfobjekt scharf bleibt, auch wenn es sich von der Kamera entfernt oder ihr nähert. Je größer die Schärfentiefe, desto schärfer ist das Bild, auch wenn sich der Abstand zwischen dem zu prüfenden Objekt und der Kamera ändert.

In Produktionslinien gibt es Einschränkungen, z. B. muss die Kamera so installiert werden, dass sie andere Geräte nicht behindert. Die in optischen Kontrollgeräten verwendeten Objektive müssen so gewählt werden, dass sie eine Brennweite und Schärfentiefe bieten, die den für die Prüfung erforderlichen Abbildungsbedingungen entsprechen. Objektive mit kurzer Brennweite führen zu Verzerrungen im Bild, so dass zu prüfen ist, ob dies die Prüfgenauigkeit beeinträchtigt.

2. Bildverarbeitungsgeräte

Die Auswahl der Bildverarbeitungsgeräte sollte auf der Grundlage der für die Prüfung erforderlichen Genauigkeit (z. B. Größe der Fehler, Grad der Unregelmäßigkeit, Längenfehler, Erkennungsrate von Zeichen und Strichcodes) und der Geschwindigkeit (z. B. ob die Prüfung innerhalb der in der Produktionslinie zulässigen Zeit oder schneller als mit der derzeitigen Prüfgeschwindigkeit durchgeführt werden kann) erfolgen.

Was ist eine Anfasmaschine?

Anfasmaschinen sind Maschinen, die eine wichtige Vorbehandlung von Schweißvorgängen durchführen.

Um die Qualität des Schweißvorgangs zu verbessern, werden die Ecken des Stahls abgeschrägt und Rillen in den Verbindungen erzeugt. Anfasmaschinen sind für Materialien wie Aluminium und Edelstahl erhältlich und können Fasen in einem bestimmten Winkel schneiden.

Es gibt eine Vielzahl funktioneller und benutzerfreundlicher Anfasmaschinen, von großen Maschinen bis hin zu kleinen, die leicht mit einer Hand bedient werden können. Jede Maschine ist für unterschiedliche Materialstärken und Bearbeitungsbereiche geeignet, so dass es wichtig ist, die für die jeweilige Anwendung am besten geeignete Maschine auszuwählen.

Anfasmaschinen können die Effizienz und Qualität von Schweißvorgängen verbessern. Eine genaue Fasenbearbeitung verbessert das Eindringen des geschmolzenen Metalls beim Schweißen, was zu festeren Verbindungen und einem ästhetisch ansprechenderen Finish führt. Der Einsatz von Anfasmaschinen steigert auch die Produktivität, da er Arbeitszeit und Arbeitsaufwand reduziert.

Anwendungen von Anfasmaschinen

Anfasmaschinen werden zum Anfasen verwendet, insbesondere bei Schweißarbeiten. Anfasmaschinen sind bei Schweißarbeiten unverzichtbar.

Beim Schweißen werden Anfasmaschinen eingesetzt, um Rillen in das zu schweißende Stahlmaterial zu bringen. Dadurch wird das Eindringen des geschmolzenen Metalls beim Schweißen verbessert und es können festere Verbindungen hergestellt werden. Je nach Form der Fase kann auch die Nachbearbeitung nach dem Schweißen einfacher sein, was Zeit und Kosten spart.

Anfasmaschinen haben ein sehr breites Anwendungsspektrum, da sie unabhängig von der Form des Stahls eingesetzt werden können. Neben flachen Blechen kann das Fasen an einer Vielzahl von Stahlwerkstoffen durchgeführt werden, von einfachen bis hin zu komplexen Formen wie Vierkantrohren, H- und L-Formen.

Funktionsweise der Anfasmaschinen

Die Funktionsweise der Anfasmaschinen beruht darauf, dass der Stahl in einem Winkel geschnitten wird, um eine Schmelze zu erzeugen und eine Verformung zu verhindern. Konkret wird der Stahl in einem Winkel geschnitten, indem der rotierende Schneidabschnitt vertikal und horizontal bewegt wird.

Der Winkel der Schnittfläche kann durch Änderung des Winkels des Schneidmessers eingestellt werden, so dass eine Fase erzeugt werden kann, die der Form der Schweißnaht entspricht. Ein weiteres Merkmal ist, dass die Rotation des Schneidmessers eine glatte und schöne Oberfläche der Schnittfläche ergibt. Das ästhetische Erscheinungsbild der Verbindung nach dem Schweißen wird verbessert und die Gesamtqualität des Produkts wird ebenfalls erhöht.

Arten von Anfasmaschinen

Es gibt vier Haupttypen von Anfasmaschinen: tragbare, Tisch-, CNC- und rohrspezifische Maschinen.

1. Tragbarer Typ

Tragbare Anfasmaschinen sind leicht zu transportieren und für die Arbeit vor Ort geeignet. Viele von ihnen sind leicht und können mit einer Hand bedient werden, so dass sie sich für die Arbeit in beengten Räumen eignen. Sie werden hauptsächlich zum Anfasen von kleinen Stahlerzeugnissen und Rohren verwendet.

2. Tischausführung

Anfasmaschinen in Tischausführung sind an einer Werkbank befestigt und können Präzisionsanfasungen vornehmen. Sie eignen sich für die Bearbeitung großer Stahlwerkstoffe und dicker Bleche, und die Schneidmesser können leicht gewechselt und der Winkel eingestellt werden.

3. CNC-Maschinen

CNC-gesteuerte Anfasmaschinen führen das Anfasen automatisch und computergesteuert durch. Sie eignen sich für komplexe Formen und die Massenproduktion und können Fasen mit einem hohen Maß an Genauigkeit bearbeiten. Sie sind jedoch teurer in der Installation und eignen sich daher nur für größere Anlagen oder wenn eine hohe Produktivität erforderlich ist.

4. Rohrspezifischer Typ

Rohrspezifische Anfasmaschinen sind speziell für das Anfasen von Rund- und Vierkantrohren konzipiert. Sie können die Innen- und Außenflächen von Rohren gleichzeitig bearbeiten und in kurzer Zeit schöne Schnittflächen erzeugen. Je nach Durchmesser und Form des Rohres sind spezielle Schneidmesser erhältlich.

Was ist eine visuelle Inspektionssoftware?

Die Sichtprüfung von Produkten und Bauteilen wird in der Regel vom Bediener visuell durchgeführt.

Im Vergleich zu normalen Produkten und Bauteilen prüft er sie auf Form- und Farbunterschiede, Kratzer und Dellen, Fremdkörper usw.

Neben Geschicklichkeit und Erfahrung ist bei dieser Art von Arbeit auch eine anhaltende Konzentration erforderlich. Mangelnde Konzentration kann zu Versäumnissen führen, die dazu führen können, dass fehlerhafte Produkte so ausgeliefert werden, wie sie sind, was zu Beschwerden der Benutzer führt.

Um solche Situationen zu vermeiden, verwendet visuelle Inspektionssoftware Bilderkennungs- und Vergleichstechnologien, um normale Produkte und Komponenten im Computerspeicher zu speichern und sie als Referenzen zu verwenden, um die geprüften Artikel automatisch zu kontrollieren und sie in gute und fehlerhafte zu sortieren.

Anwendungen von visueller Inspektionssoftwares

Visuelle Inspektionssoftwares werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt.

Sie dient zur Überprüfung von Kratzern und Flecken auf der Oberfläche von Metall-, Holzmaserungs- und Harzprodukten sowie der äußeren Form und Verunreinigung von Lebensmitteln und Fremdkörpern.

Auch Abweichungen, Ausbrüche oder Flecken in der Bedruckung von Produkten können damit überprüft werden.

Es gibt auch visuelle Inspektionssoftwares, die Chips in Kontaktlinsen, Kratzer auf der Oberfläche von CDs/DVDs, den Zustand der Bauteilmontage und Lötfehler auf Leiterplatten sowie Verunreinigungen durch Fremdkörper und Kratzer auf Halbleitern überprüfen können.

Funktionsweise der visuellen Inspektionssoftwares

Die visuellen Inspektionssoftwares sind wie folgt aufgebaut:
Mit einer Kamera werden Bilder der zu vergleichenden guten Produkte aufgenommen. Aus den aufgenommenen Bilddaten werden Merkmale extrahiert und auf dem Computer gespeichert.

Anschließend werden die Bilddaten des geprüften Objekts aufgenommen und die Merkmale auf die gleiche Weise extrahiert. Die daraus resultierende Ähnlichkeit zwischen den beiden Datensätzen wird verwendet, um festzustellen, ob das Produkt gut oder fehlerhaft ist.

Zusätzlich zu den oben beschriebenen grundlegenden visuellen Inspektionssoftwares sind in letzter Zeit Systeme auf den Markt gekommen, die durch die Einbeziehung von KI-Funktionen eine genauere Beurteilung vornehmen können.

Das gleiche Verfahren wird bis zu dem Punkt angewandt, an dem Referenzbilder von einer Kamera aufgenommen werden, aber in diesem Fall werden viele Bilder von guten Produkten aufgenommen und die Merkmale der Bilder der guten Produkte werden daraus extrahiert. Diese werden dann in das System als Referenzbilddaten für die Prüfung aufgenommen.

Eine Reihe von Testobjekten wird als gut oder mangelhaft beurteilt. Das System lernt, ob die Beurteilungsergebnisse gültig sind oder nicht, und die Merkmalsextraktionsdaten werden überarbeitet und der Test wird mehrmals wiederholt, um die Erkennungsrate fehlerhafter Produkte zu erhöhen.

Was ist ein Thermodesinfektor?

Thermodesinfektoren sind Maschinen, die Laborgeräte automatisch reinigen

Thermodesinfektoren sind Maschinen zur Reinigung von Geräten, die in Experimenten und in der Produktion verwendet werden. In Forschung und Entwicklung können verschmutzte Laborgeräte die Ergebnisse von Experimenten beeinträchtigen, und die Reinigung der Geräte ist zeitaufwändig. Thermodesinfektoren werden daher eingesetzt, um die betriebliche Effizienz zu verbessern. In der Lebensmittelindustrie und der Biotechnologie werden Thermodesinfektoren ebenfalls eingesetzt, wenn eine sorgfältige Sterilisation der verwendeten Instrumente und Geräte erforderlich ist.

Thermodesinfektoren verwenden Dampf, Wasserstrahlen und Reinigungsmittel zur Entfernung von Schmutz

Einige Thermodesinfektoren sind mit Düsen ausgestattet und verwenden Wasserstrahlen zur Schmutzentfernung, andere wiederum verwenden heißen Dampf zur Schmutzentfernung. Es können auch Reinigungsmittel für die Reinigung von Geräten verwendet werden.

Anwendungen von Thermodesinfektoren

Thermodesinfektoren werden in der Forschung und Entwicklung sowie in der Lebensmittelindustrie eingesetzt

Thermodesinfektoren werden zur Reinigung von Geräten in Forschung und Entwicklung sowie in der Produktion eingesetzt. In Forschung und Entwicklung ist die Art der Verschmutzung je nach Branche und den verwendeten Reagenzien unterschiedlich, so dass das in den Thermodesinfektoren verwendete Reinigungsmittel entsprechend angepasst wird. In der Lebensmittelindustrie werden Thermodesinfektoren auch zur Reinigung von Produktionsanlagen eingesetzt. Die in der Lebensmittelindustrie verwendeten Thermodesinfektoren können auch sterilisiertes Wasser verwenden und werden auch zur Sterilisation von Geräten eingesetzt.

Andere Thermodesinfektoren gibt es auch für die Reinigung und Sterilisation von Mikrochips und anderen Instrumenten, die häufig in biobasierten Experimenten verwendet werden.

Merkmale von Thermodesinfektoren

Thermodesinfektoren reinigen durch rotierende Düsen und Gestelle im Inneren

Die Thermodesinfektoren sind mit Gestellen und Düsen ausgestattet. Je nach Form und Größe des zu reinigenden Instruments wird das entsprechende Gestell ausgewählt. Optional sind auch Gestelle für häufig in Experimenten verwendete Instrumente, wie z. B. Reagenzgläser, erhältlich. Die Instrumentenreinigung erfolgt durch Sprühen von Wasser aus einer Düse. Die Düsen oder Gestelle können gedreht werden, um das Wasser über den gesamten Bereich zu sprühen. Je nach Modellnummer des Geräts kann der Innenraum auch mit heißem Wasserdampf zur Sterilisation gefüllt werden.

Tragen Sie bei der Verwendung von Reinigungsmitteln in Thermodesinfektoren Schutzhandschuhe

Es gibt verschiedene Arten von Reinigungsmitteln, die in Thermodesinfektoren verwendet werden. Stark alkalische und saure Reinigungsmittel können verwendet werden, um anhaftenden organischen Schmutz zu entfernen. Es wird empfohlen, beim Umgang mit Reinigungsmitteln Schutzhandschuhe zu tragen, um Verletzungen durch Chemikalien zu vermeiden. Sollte Reinigungsmittel in die Augen gelangen, müssen diese sofort mit ausreichend fließendem Wasser ausgespült werden.

Wenn bei der Verwendung von Thermodesinfektoren Reinigungsmittel in Pulverform verwendet wird, kann das Reinigungsmittel auf dem Gerät verbleiben. Um dies zu vermeiden, empfiehlt es sich, bei der Reinigung häufiger zu spülen und ausreichend Wasser zu verwenden.

Was ist ein Nutzentrenner?

Ein Nutzentrenner ist eine Maschine, die zum Teilen und Schneiden von Platten verwendet wird, was für die Herstellung von elektronischen Geräten unerlässlich ist.

Es gibt zwei Haupttypen: Oberfräsen und Trockenschneidemaschinen. Oberfräsmaschinen können Substrate und Schlitze mit einer Oberfräse bearbeiten, die auf einem Hochgeschwindigkeitsspindelmotor montiert ist. Sie bieten den Vorteil einer präzisen Bearbeitung und der Möglichkeit, Substrate unterschiedlicher Form zu verarbeiten.

Die Trockenschneidemaschine hingegen zeichnet sich dadurch aus, dass sie bei einem geradlinigen Schnitt eine saubere Schnittfläche ohne Belastung erzielt. Die Oberfläche nach dem Schneiden wird als besonders schön empfunden. Es gibt verschiedene Arten von Nutzentrennern, je nach den auf der Oberfläche angebrachten V-Rillen oder Perforationen.

Nutzentrenner spielen in der Elektronikindustrie eine sehr wichtige Rolle. Durch die Wahl des geeigneten Schneidverfahrens kann die Produktqualität verbessert und die Produktion effizienter gestaltet werden.

Anwendung von Nutzentrennern

Nutzentrenner werden in der Elektronikfertigung eingesetzt, um Substrate zu schneiden und sie in die gewünschten Formen zu bringen. Es gibt Maschinen, die mit rotierenden Werkzeugen wie Bohrern, Fräsern und Slicern mit hoher Geschwindigkeit schneiden, und solche, die Laser zum Schneiden verwenden.

Es gibt auch manuelle Typen, die direkt vom Bediener bedient werden, und Typen mit automatischem Werkzeugwechsel, bei denen das Werkzeug entsprechend den Einstellungen automatisch gewechselt wird, so dass der Bediener eine für die Anwendung und die Effizienz der Arbeit geeignete Maschine auswählen kann. Dank ihrer vielfältigen Funktionen und Anwendungsmöglichkeiten werden Nutzentrenner in der Elektronikindustrie in vielen Bereichen eingesetzt.

So spielen Nutzentrenner eine wichtige Rolle bei allgemeinen Haushaltsgeräten wie Smartphones und PCs, bei elektronischen Steuerungssystemen in Autos und Flugzeugen sowie in der Weltraumforschung und bei medizinischen Geräten.

Funktionsweise von Nutzentrennern

Nutzentrenner werden in der Elektronikfertigung eingesetzt, um mehrere auf einem Blatt angeordnete Substrate zu trennen. Sie ermöglichen Schneidvorgänge mit geringer Belastung und verhindern Risse und andere Schäden.

Es gibt zwei typische Prinzipien von Nutzentrennern: das Router-Trennverfahren und das Laserverfahren.

1. Router-Spaltung

Beim Router-Splitting wird das Schneidewerkzeug durch die Hochgeschwindigkeitsrotation des Motors mit hoher Geschwindigkeit bewegt, was das Splitten ohne Belastung der Platte ermöglicht. Es ermöglicht eine präzise Bearbeitung und kann für Platten verschiedener Formen verwendet werden.

2. Laser-Verfahren

Die Lasermethode ermöglicht ein berührungsloses Schneiden mit geringer Belastung und ohne Späne und kann für eine Vielzahl von Formen unter Verwendung von CAD-Daten verwendet werden. Das Laserverfahren ist aufgrund seiner hohen Genauigkeit und Wiederholbarkeit auch für die Massenproduktion geeignet.

Weitere Informationen über Nutzentrenner

Maschinen, die in Verbindung mit Nutzentrennern eingesetzt werden

Nutzentrenner werden hauptsächlich in Verbindung mit Bohrmaschinen, Siebmaschinen, SMT-Anlagen (Surface Mount Technology), Reflow-Lötanlagen und Wellenlötanlagen eingesetzt. Die Maschinen arbeiten zusammen, um effiziente, qualitativ hochwertige Produkte herzustellen.

1.Platinenbohrmaschinen
Platinenbohrmaschinen werden zum Bohren von Löchern in Leiterplatten verwendet. Sie können präzise Löcher für die Befestigung elektronischer Bauteile und für die Verbindung von Schaltungen bohren.

2.Leiterplatten-Siebmaschinen
Substrat-Rastermaschinen werden verwendet, um gedruckte Schaltungen auf Substrate aufzubringen. Sie verwenden Tinte, um Muster zu drucken und elektrische Verbindungen herzustellen.

3.Geräte für die Oberflächenmontage (SMT)
SMT-Anlagen sind Maschinen, die für die Montage von elektronischen Bauteilen auf Leiterplatten in Oberflächenmontagetechnik verwendet werden. Sie haben eine hohe Bestückungsgenauigkeit und tragen zu einer verbesserten Produktionseffizienz bei.

4.Reflow-Lötmaschinen
Reflow-Lötmaschinen werden verwendet, um die Verbindung zwischen auf Platinen montierten Bauteilen und Schaltkreisen zu fixieren, indem das Lot beim Erhitzen und Abkühlen geschmolzen wird, um an der Verbindung zu haften.

5.Wellenlötmaschinen
Wellenlötmaschinen sind Maschinen für den Lötprozess, bei dem das Lot verwendet wird, um die Verbindung zwischen den Bauteilen und Schaltkreisen auf der Platine zu sichern. Wellenlötmaschinen sind vor allem für durchkontaktierte Bauteile geeignet.

Indem die Leiterplatte über eine Welle aus geschmolzenem Lot geführt wird, werden die Anschlussklemmen der Bauteile und die Pads auf der Leiterplatte mit Lot verbunden.

Was ist eine PCB-Schneidemaschine?

Eine PCB-Schneidemaschine ist ein Gerät, das eine Reihe von Leiterplatten auf einer Platte gleichzeitig spaltet.

Der Einsatz einer PCB-Schneidemaschine erhöht die Produktionseffizienz. Es gibt verschiedene Arten von Spaltmaschinen, wie z. B. Fräsen, Würfeln, Stanzen und Pressen und Schneiden. Je nach Verwendungszweck gibt es verschiedene Arten von Anlagen, z. B. für die Produktion von Kleinserien oder Großserien und mit niedrigen oder hohen Anschaffungskosten.

Zu den Leiterplatten gehören Glas-, Verbund- und Papiersubstrate, und alle Substrate können von einigen PCB-Schneidemaschinen verarbeitet werden. Es gibt jedoch auch PCB-Schneidemaschinen, die bestimmte Basismaterialien nicht verarbeiten können, so dass ein für die Anwendung geeigneter Substratteiler ausgewählt werden muss.

Anwendungen von PCB-Schneidemaschinen

PCB-Schneidemaschinen unterteilen Plattensubstrate in mehrere Substrate. Beispiele für PCB-Schneidemaschinen sind Oberflächentrenner und Würfelteiler sowie Pressentrenner und Schiebeschnitttrenner.

1. Oberfräser-Teiler
   　Ein Oberfräswerkzeug wird zum Teilen der Platte verwendet, und das Werkzeug wird gedreht, um die Position zu teilen, an der die Platte geteilt werden soll.
2. Dicing-Teiler
   　Teilt die angegebene Position durch Drehen einer Schleifscheibe.
3. Pressenteiler
   　Führt eine Trennklinge an der zu teilenden Stelle auf der Platte ein und teilt die Platte durch Drücken.
4. Pressentrenner
   　Bei kleinen Auflagen wird der Karton zwischen den oberen und unteren rotierenden Rundmessern hindurchgeführt und durch den Spalt zwischen den Messern geteilt.

Funktionsweise der PCB-Schneidemaschinen

Das Prinzip der PCB-Schneidemaschinen ist von Typ zu Typ unterschiedlich und wird daher in die folgenden drei Kategorien unterteilt.

1. Router-Teiler

Router-Teiler können Leiterplatten mit einer Dicke von 0,4 mm bis 1,6 mm teilen und können vertikal, horizontal oder diagonal teilen. Es ist einfach, das Modell der Leiterplatte zu ändern, indem man die zu teilenden Koordinaten in das Gerät eingibt, aber es gibt viel Pulver aufgrund des Router-Prozesses. Beim Spalten einer Platine entstehen auf der Spaltfläche Whisker aus den Fasern der Platine, was jedoch durch zweimaliges Schneiden der Platine verringert werden kann. Die Spaltgeschwindigkeit ist aufgrund der begrenzten Höhe der auf der Platte zu montierenden Vorrichtungen langsam.

2. Pressspalten

Beim Press-Splitting können alle Spaltpunkte auf einer einzelnen Leiterplatte in einem Schuss gleichzeitig geteilt werden, was eine schnelle Teilung der Leiterplatte ermöglicht. Die auf der Leiterplatte zu montierenden Bauteile können geteilt werden, auch wenn sie hoch sind. Da beim Trennen weniger Pulver anfällt, eignet sich das Verfahren für die Produktion großer Stückzahlen. Allerdings sind die Produktionskosten hoch, da eine Matrize für die Teilung benötigt wird und die Belastung der Leiterplatte während der Teilung hoch ist.

3. Abschiebbare Teilung

Die Push-Cut-Teilung ist geeignet, wenn das Produktionsvolumen nicht hoch ist, da die Anfangsinvestition für den Router und die Pressenteilung hoch ist. Für die Aufteilung von Papiersubstraten ist sie nicht geeignet.

Typen von PCB-Schneidemaschinen

PCB-Schneidemaschinen lassen sich nach Verfahren und Zielwerkstück einteilen: Für V-Nut-Anwendungen werden sie in obere/untere Scheibenschneid- und Linearspalttypen eingeteilt. Für Perforationen gibt es Typen mit lokaler Stanzung, Typen mit Präzisionspressklinge und Typen mit Oberfräse.

PCB-Schneidemaschinen können auch nach dem Layout der Platte klassifiziert werden. Sie können V-Nuten in Randnähe oder in der Mitte teilen, Platten horizontal und vertikal in einer Matrix teilen, Platten mit Ausschnitten in der Mitte von V-Nuten oder Powerboards mit hohen Bauteilen um V-Nuten herum teilen, kleine Mengen von Lochplatten mit wenigen Verbindungen teilen und große Mengen von Montageplatten mit vielen Verbindungen teilen, usw.

Auswahl einer PCB-Schneidemaschine

Das geeignete Gerät muss je nach Methode, Zielwerkstück und Platinenlayout ausgewählt werden.

Bei der Methode des oberen und unteren Scheibenschneidens wird ein oberes und unteres rotierendes Kreismesser verwendet, um die V-Nut zu schneiden. Es gibt zwei Arten: manuell und motorisiert. Bei der manuellen Ausführung drehen sich die Klingen spontan durch die Kraft, mit der die Klinge gegen das Substrat drückt, während bei der motorisierten Ausführung die Klingen zum Drehen gezwungen werden. Das lineare Spaltsystem kombiniert eine lineare Klinge mit einer rotierenden kreisförmigen Klinge. Das untere Messer kann so eingestellt werden, dass es die V-Nut des Trägermaterials teilt und sich die Schnittlinie nicht bewegt.

Beim lokalen Stanzen wird eine T-förmige Klinge verwendet, um die Verbindung abzustanzen. Sie ist klein und einfach, aber ineffizient und nicht für die Massenproduktion geeignet. Bei der Präzisionspressklingen-Trennung wird die Verbindung in einem einzigen Arbeitsgang mit einer oberen und einer unteren Pressklinge ausgestanzt. Da die Verbindungen in einem Arbeitsgang getrennt werden können, eignet sich diese Art der Bearbeitung für die Massenproduktion von Montageplatten. Beim Router-Typ werden die Verbindungen mit einem schnell rotierenden Router-Bit abgeschabt. Diese Methode belastet die Leiterplatte weniger, erfordert aber die Sammlung von Spänen.

Was ist ein Werkzeug-Temperaturregler?

Werkzeug-Temperaturregler sind Geräte zur Aufrechterhaltung der Temperatur von Werkzeugen, die beim Gießen und Verarbeiten von Kunststofferzeugnissen, z. B. beim Spritzgießen und Extrudieren, verwendet werden.

Die Temperaturen in den Formen werden nicht nur durch jahreszeitliche Schwankungen, sondern auch durch Temperaturunterschiede zwischen morgens und abends beeinflusst. Um die Qualität des geformten Produkts zu stabilisieren, ist es notwendig, die Werkzeugtemperatur mit einem Werkzeug-Temperaturregler konstant zu halten.

Dies ist vergleichbar mit einem Formkühler (Chiller). Formkühler sind darauf spezialisiert, kaltes Wasser umzuwälzen, um die Temperatur der Form zu senken. Werkzeug-Temperaturregler hingegen verwenden sowohl Öl als auch Wasser als Umlaufmedium und können die Werkzeugtemperatur nicht nur bei niedrigen Temperaturen, sondern auch bei Temperaturen über 100 °C konstant halten.

Anwendungen von Werkzeug-Temperaturreglern

Eine zu hohe oder zu niedrige Formtemperatur beeinträchtigt die Qualität des geformten Produkts erheblich. Niedrige Formtemperaturen verursachen Fließspuren, Risse, Glanzfehler usw. Andererseits kann eine zu hohe Formtemperatur zu Verformungen, Dimensionsfehlern, Einfallstellen usw. führen.

Werkzeug-Temperaturregler werden eingesetzt, um eine konstante Formtemperatur zu halten und diese Fehler zu vermeiden.

Werkzeug-Temperaturregler auf Wasserbasis können Temperaturen bis zu etwa 90 °C regeln. Werkzeug-Temperaturregler auf Ölbasis werden für Temperaturen oberhalb dieses Wertes eingesetzt.

Werkzeug-Temperaturregler auf Wasserbasis werden zum Beispiel für Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat (PC), Polypropylen (PP) und Polystyrol (PS) verwendet.

Werkzeug-Temperaturregler auf Ölbasis werden dagegen für PET (Polyethylenterephthalat) und PPS (Polyphenylensulfid) verwendet, die eine Regelung bei hohen Temperaturen erfordern.

Funktionsweise des Werkzeug-Temperaturreglers

• Prinzip der Temperaturregelung
  Ein Medium wie Wasser oder Öl, dessen Temperatur von einem Werkzeug-Temperaturregler geregelt wird, zirkuliert durch Rohre, die in die Form führen, und die Temperatur der Form wird durch Wärmeaustausch auf einem konstanten Niveau gehalten.

Unter Wärmeaustausch versteht man die Übertragung von Wärmeenergie von der heißeren Form auf das kühlere Wasser- oder Ölmedium. Die Temperaturdifferenz zwischen der Temperatur des Mediums, das in die Form eintritt, und der Temperatur des Mediums, das die Form verlässt, ist ein Maß für die Leistungsfähigkeit eines Werkzeug-Temperaturreglers.

Werkzeug-Temperaturregler auf Wasserbasis regeln die Temperatur durch direkte Kühlung, indem sie die Zirkulation und den Abfluss von Wasser durch Rohre, die in die Form führen, steuern. Werkzeug-Temperaturregler auf Ölbasis arbeiten dagegen mit einer indirekten Kühlmethode, bei der ein Ölmedium in den Rohren innerhalb der Form zirkuliert und die Temperatur des Mediums durch das Kühlwasser geregelt wird.

• Nützlichkeit von Werkzeug-Temperaturreglern
  Beim Spritzgießen stabilisiert das Abkühlen des heißen Harzes die Form des gegossenen Produkts und ermöglicht dessen Entnahme aus der Form. Obwohl die Form durch Wärmeabgabe an die Atmosphäre auch ohne Werkzeug-Temperaturregler entformt werden kann, stabilisiert der Einsatz eines Werkzeug-Temperaturreglers nicht nur die Qualität des geformten Produkts, sondern fördert auch die schnelle Entformung und verbessert so die Produktionseffizienz.

Was ist ein metallbasiertes Substrat?

Ein metallbasiertes Substrat ist eine gedruckte Schaltung mit einem metallischen Substrat.

Da LED-Beleuchtung, die eine Wärmeableitung erfordert, in den letzten Jahren immer mehr Verbreitung gefunden hat, ist die Nachfrage nach metallbasierten Substraten wie Aluminium- und Kupferleiterplatten gestiegen. Normale Leiterplatten sind ineffizient bei der Wärmeableitung, was zu hohen Temperaturen und einer verkürzten Lebensdauer der Komponenten führt.

Auch im Bereich der Leistungselektronik ist die Wärmeableitungstechnologie von entscheidender Bedeutung. Siliziumkarbid-SiC-Substrate, Galliumnitrid-GaN-Substrate und Verstärkersubstrate beispielsweise erfordern metallbasierte Substrate.

Anwendungen für metallbasierte Substrate

Metallbasierte Substrate werden als Substrate für die Beleuchtung mit LEDs, zur Vermeidung von Hitzeschäden an elektronischen Bauteilen, zur Kühlung von Halbleiterelementen für Leistungsanwendungen und zur Verwendung von Substraten in Hochtemperaturumgebungen eingesetzt.

Für andere Anwendungen als LEDs werden metallbasierte Substrate verwendet, um die Leistung aus der von Halbleiterelementen für Leistungsanwendungen erzeugten Wärme zu gewinnen. Sie sind auch nützlich, um thermische Schäden in Hybrid-ICs in der Automobilelektronik, in hochdichten Montagegehäusen, in der Photovoltaik und in Haushaltsgeräten zu verhindern.

Funktionsweise der metallbasierten Substrate

Die Standardkonfiguration eines metallbasierten Substrats ist eine Isolierschicht über einer Metallplatte wie Aluminium, Kupfer oder Edelstahl, auf der ein Kreislauf aus Kupferfolie als Leiter liegt. Aluminium und Kupfer sind Metalle, die Wärme besser leiten als Harze und Keramiken. Durch die Verwendung von Metallen im Substrat kann die von LEDs und anderen Geräten erzeugte Wärme effizient abgeleitet werden.

Die Dicke der Isolierschicht wirkt sich auf die Wärmeableitung aus. Die Wärmeableitung verbessert sich mit einer dünneren Isolierschicht, aber die Spannungsfestigkeit verschlechtert sich im Gegenzug. Die Menge des Füllstoffs in der Isolierschicht wirkt sich ebenfalls auf die Wärmeableitung aus.

Bei allgemeinen nichtmetallischen Substraten der hitzebeständigen Klasse FR-4 liegt die Wärmeleitfähigkeit bei etwa 0,38 W/m-K, während sie bei metallbasierten Substraten auf etwa 1,1-2,5 W/m-K ansteigt. Je höher die Wärmeleitfähigkeit ist, desto schneller wird die Wärme übertragen, und je dünner die Isolierschicht ist, desto geringer ist der Wärmewiderstand und desto besser sind die Wärmeableiteigenschaften.

Arten von metallbasierten Substraten

Es werden hauptsächlich zwei Arten von metallbasierten Substraten verwendet.

1. Aluminium-Substrate

Aluminiumsubstrate werden häufig verwendet, weil sie leicht sind und gute Wärmeableitungseigenschaften haben. Sie werden hauptsächlich für LED-Beleuchtung verwendet und bestehen an der Oberfläche aus einer Kupferfolie, einer Isolierschicht und Basisaluminium.

Aluminiumsubstrate sind als doppelseitige Aluminiumbasissubstrate und doppelseitige Aluminiumkernsubstrate erhältlich. Doppelseitige Aluminiumsockelsubstrate sind einseitige Montagetypen, die durch Zusammenpressen des doppelseitigen Substrats, der Isolierschicht und des Basisaluminiums hergestellt werden.

Doppelseitige Aluminiumkernsubstrate werden hergestellt, indem eine Isolierschicht und eine Kupferfolie auf beide Seiten des Basisaluminiums gepresst werden. Bei dickeren Kupferfolien werden sie durch Pressen einer dicken Kupferfolie, einer Isolierschicht und des Basisaluminiums hergestellt. Es sind Kupferfoliendicken von bis zu 400 µm möglich.

2. Kupfersubstrate

Kupfersubstrate haben eine etwa 1,7-mal bessere Wärmeableitung als Aluminium und werden für Bauteile mit hoher Wärmeentwicklung verwendet. Sie bestehen aus einer Kupferfolie, einer Isolierschicht und einem Kupferblech auf der Oberfläche und sind schwerer als Aluminiumsubstrate. Es ist auch teurer, was die Verwendung in kleinen Mengen erschwert, zeichnet sich aber durch seine bessere Wärmeableitung aus.

Dünnere Isolierschichten leiten die Wärme besser ab, während dickere Schichten höheren Spannungen standhalten. Doppelseitige Kupferkernplatten haben eine Isolierschicht und eine Kupferfolie auf beiden Seiten der Kupferplatte und werden mit Durchgangslöchern verbunden.

Weitere Informationen über metallbasierte Substrate

Vorteile von metallbasierten Substraten

1.Hervorragende Wärmeableitung
Metallbasierte Substrate leiten die Wärme um ein Vielfaches besser ab als die üblicherweise verwendeten FR-4-Epoxidharze auf Glasgewebebasis und CEM-3-Epoxidharze auf Kompositbasis. Die Verwendung eines Metallsubstrats mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sorgt für eine hervorragende Wärmeableitung.

2. Ausgezeichnete Formbeständigkeit
Aluminium- und Kupfersubstrate haben einen geringeren Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) als herkömmliche Substrate. Im Vergleich zu herkömmlichen FR-4-Substraten sind Metallsubstrate formstabiler in Bezug auf Temperaturänderungen.

3. Geringe Dehnungsübertragung
Metallbasierte Substrate zeichnen sich durch einen geringen Temperaturanstieg aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeableitung aus. Daher werden Verzerrungen bei der Signalübertragung reduziert.

Metallbasierte Substrate werden daher in Stromrichtern, Beleuchtungen, Photovoltaik, Rückleuchten, LED-Anwendungen in Kraftfahrzeugen und Haushaltsgeräten eingesetzt.