Kleine Größe: die Kraft von Mikro in der Fertigung

• Definition und Merkmale: Mikrobauteile sind Bauteile mit winzigen Abmessungen und hohen Präzisionsanforderungen. Sie weisen üblicherweise einen Durchmesser von weniger als wenigen Millimetern und eine Genauigkeit im Mikrometerbereich auf. Zu ihren Merkmalen zählen geringe Größe, hohe Präzision und ein breites Anwendungsspektrum. Im Vergleich zu herkömmlichen Bauteilen sind diese Mikrobauteile sehr klein und die Herstellungskosten hoch, die Präzision kann jedoch den Mikrometerbereich oder sogar darunter erreichen.
• Anwendungsgebiete: Mikrobauteile finden breite Anwendung in der Elektronik, im Maschinenbau, in der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt sowie in weiteren Bereichen. In der Elektronik sind Leiterplatten und Batterieschnittstellen in elektronischen Produkten wie Mobiltelefonen und Fernsehern unverzichtbar; im Maschinenbau werden sie hauptsächlich in Mikromaschinen, Sensoren usw. eingesetzt; in der Medizintechnik benötigen hochpräzise medizinische Geräte wie Mikrotransplantationsorgane Mikrobauteile; in der Luft- und Raumfahrttechnik kommen sie vor allem in Schlüsseltechnologien wie Navigation, Kommunikation und Steuerung zum Einsatz.
• Fertigungstechnologie: Die Fertigungstechnologie von Mikrobauteilen unterscheidet sich grundlegend von der herkömmlicher Bauteile. Zu den wichtigsten Verfahren zählen Fräsen, Lasermikrobearbeitung, Präzisionsformung und Vakuumbeschichtung. Fräsen ist eines der Hauptbearbeitungsverfahren für Mikrobauteile. Dabei wird die Oberfläche des Werkstücks mit einem Werkzeug mit kleinem Spitzendurchmesser bearbeitet. Die Lasermikrobearbeitung zeichnet sich durch berührungsloses und hochpräzises Arbeiten aus und nutzt Laser zur Bearbeitung von Mikrobauteilen. Die Präzisionsformung verwendet Formen zur Herstellung von Mikrobauteilen und eignet sich für die Massenproduktion. Die Vakuumbeschichtung dient der Herstellung dünner Schichten oder Beschichtungen unter Vakuum und ist für die Fertigung von Mikroelektronik geeignet.

• Leistungssteigerung: Auf demselben Siliziumwafer können mehr Transistoren untergebracht werden, was komplexere Rechen- und Verarbeitungsfunktionen ermöglicht und die Gesamtleistung verbessert. Ähnlich wie beim Kirin 980-Chip gilt im Vergleich zum Kirin 970: Die Fläche ist kleiner, die Anzahl der Transistoren höher, die Leistung stärker und der Energieverbrauch geringer.
• Reduzierter Stromverbrauch: Die Betriebsspannung ist niedriger und der Stromverbrauch deutlich geringer, was insbesondere für Mobilgeräte und Hochleistungsrechner von Bedeutung ist. Kleinere Fertigungsprozesse gehen üblicherweise mit niedrigeren Betriebsspannungen einher, was zu einem deutlich reduzierten Stromverbrauch führt und somit die Akkulaufzeit und die Wärmeableitung von Mobilgeräten effektiv optimiert.
• Flächenreduzierung: Die physische Fläche eines einzelnen Chips wird verringert, wodurch mehr Chips auf einem Wafer gleicher Größe gefertigt werden können. Dies verbessert die Produktionseffizienz und senkt die Herstellungskosten. Je kleiner der Chip-Prozess, desto kleiner die physische Fläche eines einzelnen Chips, sodass mehr Chips auf einem Wafer gleicher Größe hergestellt werden können, was die Wirtschaftlichkeit erhöht.
• Geschwindigkeitssteigerung: Elektrische Signale werden über eine kürzere Distanz übertragen, wodurch sich die Signalübertragungszeit verkürzt und die Betriebsfrequenz sowie die Betriebsgeschwindigkeit erhöht werden. Die elektrischen Signale auf dem Chip werden über eine kürzere Distanz übertragen, was die Signalübertragungszeit reduziert und dem Prozessor einen Betrieb mit höherer Taktfrequenz ermöglicht.
• Verbesserte Integration: Durch die Integration mehrerer Funktionen auf einem einzigen Chip entsteht ein Systemchip, wodurch Verzögerungen zwischen den Komponenten reduziert und die Gesamtleistung gesteigert werden. Kleinere Fertigungsprozesse ermöglichen die Integration von Prozessoren, Speicher, Grafikprozessoren und weiteren Funktionen auf einem Chip, was die Gesamtleistung verbessert.

Mit additiver Mikrofertigungstechnologie lassen sich winzige Metallobjekte herstellen, die Düsengröße beträgt nur wenige hundert Nanometer, die Voxel verschmelzen nahtlos, die innere Struktur des Materials ist rein, die Qualität ist hoch, und die Anwendungsvorteile in der Halbleiterindustrie und anderen Branchen sind enorm.

Neudefinition von „kleinen und mittleren Größen“: Die Bedeutung kleiner und mittelgroßer Displays hat sich gewandelt, und sie lassen sich nicht mehr allein anhand ihrer Größe unterscheiden. Es kommt auf die jeweiligen Anwendungsszenarien an, und Pixel können als eines der definierenden Maße dienen.

Beschleunigung des Aufbaus neuer qualitativer Produktivität: Shenzhen Tianma hat die "2+1+N"-Strategie festgelegt, konzentriert sich auf das Geschäft mit kleinen und mittelständischen Displays, treibt kontinuierlich Innovationen in Bereichen wie Fahrzeugdisplays voran und übernimmt eine führende Rolle bei der Formulierung von Industriestandards für Micro-LED-Fahrzeugdisplays.

• Definition und Forschungsbereich von Nanomaterialien: Nanomaterialien weisen einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften im Nanobereich auf und finden breite Anwendung in der Elektronik, Materialwissenschaft, Medizin und Umweltwissenschaft. Sie fördern technologischen Fortschritt und Innovation. Nano ist eine Längeneinheit. Ein Nanometer entspricht dem Vierfachen der Größe eines Atoms und ist damit deutlich kleiner als die Länge eines einzelnen Bakteriums. Im Nanobereich zeigen Materialien völlig andere physikalische, chemische und biologische Eigenschaften als im Makrobereich.
• Analyse des Nanomaterialmarktes: Der globale und der chinesische Nanomaterialmarkt wachsen dank breiter Anwendung und staatlicher Förderung rasant und erfüllen den Bedarf an Hochleistungsmaterialien sowie die Anforderungen des Umweltschutzes. Seit dem 21. Jahrhundert beziehen sich 89 % der weltweit 960 wichtigsten wissenschaftlichen Forschungsrichtungen auf die Nanotechnologie. Als Grenz-, Grundlagen- und Plattformwissenschaft, die durch die interdisziplinäre Integration verschiedener Disziplinen entstanden ist, liefert die Nanotechnologie innovative Impulse für die sieben Basisdisziplinen und entwickelt sich zu einer wichtigen Quelle transformativer industrieller Fertigungstechnologien.
• Analyse der Wertschöpfungskette der Nanomaterialindustrie: Rohstoffversorgung, Produktion und Fertigung, Anwendungsgebiete, Marktnachfrage und Absatz, Forschung und Entwicklung sowie Innovation. Nanomaterialien finden heute breite Anwendung in der industriellen Fertigung. Im traditionellen Maschinenbau dienen sie als Oberflächenbeschichtungen oder Schmierstoffe für Maschinenteile, um Verschleiß zu reduzieren und die Lebensdauer der Maschinen zu verlängern. In der Luft- und Raumfahrtindustrie sind leichte und hochfeste nanostrukturierte Legierungen ideale Werkstoffe für die Herstellung von Flugzeugrümpfen sowie von Filter-, vibrations- und feuerfesten Bauteilen. In der Elektronikindustrie helfen sie, physikalische und technische Grenzen zu überwinden und neue Nanobauteile herzustellen. In der Leichtindustrie werden Nanotitandioxid oder Zinkoxid in Sonnenschutzmitteln verwendet, und Nanofasern dienen der Herstellung von knitterfreier, schmutzabweisender und antibakterieller Kleidung und Sportartikeln. Im Hinblick auf den Aufbau einer ökologischen Zivilisation, Energieeinsparung, Emissionsreduzierung und kohlenstoffarme Entwicklung können sie die Entwicklung alternativer Energien und die Energieeffizienz maßgeblich fördern. Sie finden auch wichtige Anwendungen in der Petrochemie und im Bereich der sauberen Energien. Der Einsatz von Nano-Umwelttechnologie kann auch die Schäden durch Verschmutzungsquellen für die Umwelt verringern und die Umweltqualität verbessern.

• Vorteile von kommerziellen Displays: In der Fertigungsindustrie sind kleine Displays vergleichsweise energieeffizienter und können Unternehmen helfen, Betriebskosten zu senken. AOC bietet eine umfassende Produktpalette an kommerziellen Displays mit verschiedenen Bildschirmgrößen und Auflösungen, exzellenter Stabilität und vielfältigen Funktionen.
• Anwendungsszenarien für die Industrie: Wir entwickeln hochwertige Fallstudien in den Bereichen Bildung, öffentliches Beschaffungswesen, Fertigung und anderen, um die digitale Transformation und Weiterentwicklung der Industrie zu fördern. Beispielsweise können Bediener und Managementforscher in der Display-Anwendung des Manufacturing Execution Systems (MES) mithilfe der kommerziellen Displays von AOC die Ausführung und Nachverfolgung von Plänen sowie den aktuellen Status aller Ressourcen einsehen. Dadurch wird die Intransparenz des Produktionsprozesses aufgehoben und die Visualisierung und Steuerbarkeit der Produktions- und Betriebsprozesse des Unternehmens ermöglicht. In der Anwendung E-SOP-Display für das visuelle Produktionsmanagement ist das elektronische Anzeigesystem für Arbeitsanweisungen an der Produktionslinie mit einem kommerziellen Display ausgestattet, um die schnelle Ausgabe von Arbeitsanweisungen im System zu realisieren. Dank papierloser Bedienung, Energieeinsparung, Umweltschutz und automatischer Umschaltung etc. werden die Kosten gesenkt und die Effizienz der industriellen Fertigung gesteigert. Das System ist auf die Bedürfnisse verschiedener Produktionslinien zugeschnitten.
• Vorteilsanalyse: Höchste Qualität schafft Maßstäbe in der Branche, individuelle Anpassung fördert die industrielle Entwicklung und ein zuverlässiger Kundendienst bietet Ihnen Sicherheit. Alle Produkte der AOC-Gewerbeserie profitieren von exklusiven VIP-Services, darunter ein kostenloser Vor-Ort-Austausch der gesamten Maschine für 3 Jahre – Austausch statt Reparatur. Als Mitglied des „AOC User Club“ erhalten Sie Zugang zu persönlichen technischen Beratern, die Ihre Fragen beantworten, zur Online-Terminvereinbarung für den Kundendienst und zu weiteren praktischen Services per Smartphone – für einen sorgenfreien Kundendienst.

Die Fertigungstechnologie wird sich weiterentwickeln, beispielsweise durch Innovationen in den Bereichen Mikrobauteilfertigung, Chip-Prozesstechnologie, additive Mikrofertigungstechnologie usw., wodurch die Präzision und Leistungsfähigkeit von Kleinteilen kontinuierlich verbessert werden.

Mit der rasanten Entwicklung von Wissenschaft und Technologie beschleunigt sich auch das Innovationstempo in der Fertigungstechnik. Die Fertigungstechnologie für Mikrobauteile wird weiterhin bahnbrechende Fortschritte erzielen. So werden Frästechnologien, Lasermikrobearbeitungstechnologien, Präzisionsformverfahren und Vakuumbeschichtungstechnologien kontinuierlich optimiert, um die Präzision und Qualität von Mikrobauteilen weiter zu verbessern. Auch in der Chipfertigung wird die Gate-Größe von Transistoren weiter schrumpfen. Beispielsweise hat das Team von Professor Ren Tianling an der Tsinghua-Universität Transistoren mit einer Gate-Länge von unter einem Nanometer und guten elektrischen Eigenschaften entwickelt. Dies hat das Mooresche Gesetz weiter vorangetrieben und die Entwicklung auf die Sub-Nanometer-Ebene beschleunigt, wodurch ein enormes Potenzial zur Verbesserung der Chip-Performance entsteht. Die additive Mikrofertigungstechnologie verbessert sich ebenfalls stetig. Die von Exaddon AG entwickelte μAM-Technologie beispielsweise verwendet eine Druckdüse von nur wenigen hundert Nanometern, um winzige Metallobjekte mit nahtloser Voxelverschmelzung, reiner innerer Materialstruktur und hoher Qualität herzustellen. Dies bietet große Anwendungsvorteile in Branchen wie der Halbleiterindustrie. Die 3D-Mikrodrucktechnologie eröffnet neue Möglichkeiten für die Herstellung von Mikrobauteilen. Sie ermöglicht das präzise Auftragen von Materialien im kleinsten Maßstab und die Erzeugung feiner und komplexer dreidimensionaler Strukturen. Sie ist von großem Anwendungspotenzial in der Medizintechnik, bei Präzisionsinstrumenten und in der Luft- und Raumfahrt.

Kleinere Abmessungen werden in immer mehr Bereichen Anwendung finden, beispielsweise in der intelligenten Fertigung, der automatisierten Produktion, bei Fahrzeugen mit neuer Energie, bei Medizingeräten usw., um technologische Innovationen und Entwicklungen in verschiedenen Bereichen zu fördern.

Der Anwendungsbereich von Kleinprodukten erweitert sich stetig. In der intelligenten Fertigung finden kleine Drucksensoren breite Anwendung in der industriellen Steuerung, beispielsweise zur Zylinderdrucküberwachung und Flüssigkeitsdruckmessung. Sie ermöglichen eine effiziente und präzise Druckregelung und -überwachung. In der automatisierten Produktion kommt die Mini-LED-Technologie vor allem in Mobiltelefonen, Notebooks usw. zum Einsatz. Sie entspricht dem Entwicklungstrend hin zu leichteren und langlebigeren Unterhaltungselektronikprodukten und verbessert Helligkeit und Kontrast für ein besseres Seherlebnis. Bei Elektrofahrzeugen ermöglichen kleine Displays in Fahrzeugen die Mensch-Computer-Interaktion und bieten Fahrern eine komfortablere Bedienung und Informationsanzeige. In der Medizintechnik spielen Mikrobauteile eine wichtige Rolle in hochpräzisen Medizingeräten wie Mikrotransplantationsorganen. Kleine Drucksensoren werden auch in Geräten wie Blutdruckmessgeräten, Beatmungsgeräten und Infusionspumpen eingesetzt, um eine hochpräzise und hochempfindliche Druckmessung und -überwachung zu gewährleisten.

Mit dem technologischen Fortschritt und der Verbesserung der Produktionseffizienz werden die Herstellungskosten von Kleinprodukten weiter sinken, was die Wettbewerbsfähigkeit der Produkte auf dem Markt verbessert.

Die Senkung der Fertigungskosten ist ein Schlüsselfaktor für die Entwicklung der Fertigungsindustrie. Unternehmen können die Fertigungskosten kleinerer Produkte auf vielfältige Weise reduzieren. Beispielsweise sollten sie ihre Kostenstruktur überprüfen und die beeinflussbaren Kosten, einschließlich Materialkosten, Produktionsprozesskosten und sonstiger Nebenkosten, bewerten. Wettbewerbsfähigere Materiallieferanten und niedrigere Materialkosten durch langfristige Verträge oder Mengenrabatte sind weitere Möglichkeiten. Der Produktionsprozess sollte analysiert werden, um zeitaufwändige oder redundante Prozesse zu eliminieren, Maschinen in optimalem Zustand zu halten und Ausfallzeiten zu minimieren. Produktfunktionen sollten angepasst, weniger oder günstigere Basismaterialien verwendet werden, ohne die Qualität zu beeinträchtigen. Produkte sollten optimiert, Funktionen, die nicht direkt zur Attraktivität für den Zielmarkt beitragen, entfernt und überflüssige Verpackungs- und Hilfsmaterialien reduziert werden. Logistikkosten lassen sich senken, Transportwege optimieren und langfristige Verträge mit wettbewerbsfähigen Transportunternehmen abschließen. Die Mitarbeitereffizienz, Arbeitsgeschwindigkeit und Qualifikation der Mitarbeiter können durch Schulungen und Anreizsysteme verbessert werden. Der Energieverbrauch sollte reduziert, die Energienutzung optimiert und nicht benötigte elektrische Geräte abgeschaltet werden. Unnötigen Abfall reduzieren, die Qualitätskontrolle verstärken, fehlerhafte und Ausschussprodukte verringern, Altmaterialien recyceln oder verkaufen und ungenutzte oder überflüssige Ausrüstung weiterverkaufen. Investitionen in die Modernisierung von Werkzeugen und Maschinen wissenschaftlich fundiert und rational planen, die zu erwartenden Erträge vor größeren Investitionen sorgfältig analysieren und technologische Fortschritte abwarten, um modernere Ausrüstung zu beschaffen.