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Technologische Voraussetzungen für das Direktdosieren

Die nachfolgenden Aussagen und deren Detailerklärungen sollen bei der Wahl geeigneter Dosiermaterialien helfen. Die Dosiermaterialien werden nachfolgend als Substanz bezeichnet. Die angegebene Eigenschaften und Werte verstehen sich als Richtwerte, da die Eigenschaften der Materialien eine hohe Vielfalt aufweisen und selbst stark schwanken.

Die Substanz muss rakelfähig sein.

Die Substanz muss entsprechende Schichtstärken zulassen. Dabei muss die Schichtdicke einstellbar sein und die Schicht entsprechend homogen erzeugbar sein. Partikelgrößen, – formen und -materialien müssen ein Rakeln erlauben. Bei zu weichen Materialien tritt häufig ein verklumpen auf. Bei sehr geringen Schichten eignen sich ausschließlich monodisperse Materialien. Eine geeignete Substanz muss alleine vom Reservoir auf die Rakelfläche nachlaufen und beim Rakeln hinter dem Rakel eine „Walze“ bilden.

Die Verarbeitungsdauer muss zur Topfzeit passen.

Zu beachten ist, dass die Substanz beständig an Luft ist und ständig „gewalzt“ wird. Ausdampfende Substanzen sind vorsichtig zu verwenden. Die Materialbestandteile dürfen sich nicht separieren (z.B. „Ausbluten“). Die Substanz sollte nicht UV-empfindlich sein, da sie ständig Licht ausgesetzt ist. Das Übertragungsverhalten auf das Bauteil muss stabil sein und darf keine Fäden ziehen. Wichtig wäre hierbei die Betrachtung der Ohnesorg-Zahl Oh. Die Substanz muss über den gesamten Fertigungszeitraum seine Viskosität und Benetzungsfähigkeit ausreichend beibehalten.

Das zu benetzende Bauteil muss das Direktdosieren erlauben.

Das Bauteil muss eine ausreichende Größe für den sicheren Halt am Handling-System beim Substanzauftrag aufweisen. Erfahrungswerte hierbei sind Bauteilgrößen ab einer Fläche von (x,y) ≥ 0.5mm × 0.5mm. Hierbei sind wiederum die Materialeigenschaften  ein begrenzender Faktor. Auch in der maximalen Größe muss das Bauteil entsprechend zur Dosiereinheit passen (aktuell (x,y) ≤ 10mm × 10mm). Ebenso müssen Bauteilhöhe, Substanzhöhe und Benetzungsbereich am Bauteil  aufeinander abgestimmt sein, d.h. die erforderliche Substanzmenge muss auf dem Bauteil abbildbar sein.

Die Benetzungsform sollte abbildbar sein.

Dabei ist darauf zu achten, dass die Benetzungsstruktur immer einen definierten Abriss erzeugt. Zusätzlich ist bei der Strukturgestaltung darauf zu achten, dass keine Lufteinschlüsse entstehen. Daher sollte Material beim Absetzten von innen nach außen verdrängt werden. Es sollte ein Zusammenfließen von Material verhindert werden, da dadurch häufig Luft eingeschlossen wird. Die Kraft auf die Strukturfolie durch das Bauteil darf nicht zu groß sein um eine dauerhafte Verformung (plastisch) der Folie der Dosiereinheit zu verhindern. Daher sind zu kleine Flächen, Kanten und Pins als Struktur ungeeignet (Kanten ≥50µm, keine Einzel-Pins). Wichtig hierbei ist die Betrachtung der Flächenkraft in Bezug auf die Folieneigenschaften der Direkt-Dosiereinheit. Die Strukturfolien sind zudem entsprechend passend zum Anwendungsfall ausgelegt (typische DDU von Häcker Automation GmbH: Polyethylen (low density); Folienstärke 30µm ± 1µm ohne Fehlstellen).

Abb. Darstellung der Integration der Folie auf dem Vakuum-System für die Direkt-Dosieren-Einheit

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