Wie wird die CNC-Bearbeitung in der Elektronikindustrie eingesetzt?

Die Elektronikindustrie ist eine der größten und mächtigsten Industrien der Welt, und viele ihrer Produkte – von professionellen Hightech-Geräten bis hin zu Unterhaltungselektronik – werden mit CNC-bearbeiteten Teilen hergestellt.

Bearbeitete Komponenten für die Elektronikindustrie umfassen sowohl Kunststoff- als auch Metallteile, und die zu ihrer Herstellung verwendeten Technologien umfassen CNC-Fräsmaschinen und CNC-Drehmaschinen. Die Präzisions-CNC-Bearbeitung ermöglicht die Herstellung fein detaillierter Komponenten wie Leiterplatten, und mehrere Bearbeitungstechnologien ermöglichen die Massenproduktion von Komponenten in großem Maßstab.

Dieser Artikel befasst sich damit, wie die Elektronikindustrie die CNC-Bearbeitung einsetzt – und wie 3ERP Ihnen dabei helfen kann, Ihre Elektronik-Prototyping- und -Fertigungsprojekte erfolgreich abzuschließen.

Die Elektronikindustrie

Elektronik ist eine riesige globale Industrie, die mehrere unterschiedliche Sektoren umfasst. Der größte davon ist der Business-to-Business-E-Commerce, der die allgegenwärtige Zahlungs- und Telekommunikationstechnologie umfasst, die für Transaktionen zwischen Unternehmen verwendet wird. Allein auf diesen Sektor entfielen 2017 Umsätze in Höhe von 29 Billionen US-Dollar.

Weitere bedeutende Sektoren der Elektronikindustrie sind die Tech-Industrie, die Unterhaltungselektronik, die Halbleiterindustrie und die Leistungselektronik.

In diesen Sektoren der Elektronikindustrie gehören zu den am häufigsten hergestellten Komponenten Transistoren, Kondensatoren, Halbleiter, Dioden und Schaltungschips. Beliebte Produkte, die aus vielen elektronischen Komponenten bestehen, sind Computer, Fernseher, Radios und Smartphones.

Wie wird die CNC-Bearbeitung in der Elektronikindustrie eingesetzt?

Die Genauigkeit und Vielseitigkeit der CNC-Bearbeitung macht sie zu einer wertvollen Fertigungstechnologie für die Elektronikindustrie. CNC-Maschinen sind in der Lage, leitfähige und nicht leitfähige Metalle sowie eine Vielzahl von Kunststoffen zu verarbeiten.

Einer der größten Vorteile der Technologie ist die Geschwindigkeit. Die CNC-Bearbeitung kann verwendet werden, um elektronische Komponenten innerhalb eines kurzen Zeitrahmens herzustellen, da vor der Produktion keine Werkzeugphase stattfindet und die Technologie nicht unter den Qualitätseinschränkungen leidet, die mit der additiven Fertigung verbunden sind. Konstruktionen können auch mit CAD-Software schnell iteriert und geändert werden, wobei kaum manuelle Eingriffe erforderlich sind, sobald die Werkzeugwege vom Computer und/oder Maschinisten definiert wurden.

Viele Elektronikhersteller verlangen enge Toleranzen für komplizierte interne Komponenten, und die CNC-Bearbeitung ist oft die am besten geeignete Technologie, um solche Anforderungen zu erfüllen.

Beispiele für CNC-bearbeitete elektronische Teile

Unterhaltungselektronik

Das Apple MacBook und seine verschiedenen Modelle (MacBook Pro, MacBook Air) ist eines der bekanntesten Unterhaltungselektronikprodukte der Welt, und sein langlebiges Aluminiumgehäuse wird mit CNC-Frästechnologie hergestellt.

Der Körper eines Apple MacBook besteht aus einem einzigen extrudierten Stück Aluminium, mit Tastaturlöchern und anderen Konturen, die dann aus dem Metallblock CNC-gefräst werden.

Als das Unternehmen dieses Verfahren Ende der 2000er zum ersten Mal einsetzte, sagte der damalige CEO Steve Jobs:„Apple hat eine ganz neue Art erfunden, Notebooks aus einem einzigen Aluminiumblock zu bauen.“

Unglücklicherweise für seine Konkurrenten bleibt Apple das einzige Unternehmen, das Laptops in einem solchen Umfang CNC-bearbeiten kann.

Der Computerriese betreibt angeblich 10.000 CNC-Maschinen, was außerhalb der finanziellen Reichweite anderer Unternehmen in diesem Bereich liegt.

Andere Unternehmen können jedoch CNC-Maschinen verwenden, um Elektronikkörper und Gehäuse in kleinerem Maßstab herzustellen.

Halbleiter

Die Herstellung von Halbleitern ist wohl das Rückgrat der Elektronikindustrie, wobei der MOSFET (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor oder MOS-Transistor) das am häufigsten hergestellte Gerät in der Geschichte der Menschheit ist.

Da Präzisions-CNC-Bearbeitungsgeräte Halbleitermaterialien wie Silizium und Aluminiumnitrid verarbeiten können, werden sie häufig von Halbleiterherstellern verwendet. Zu den bearbeitbaren Halbleiterkomponenten gehören Waferchucks, Gasverteilungsplatten, Waferträger, Lötpadschablonen und Versteifungen für flexible Schaltkreise.

Diese Teile müssen im Allgemeinen mit engen Toleranzen hergestellt werden, da Halbleiter oft auf sehr kleine Größen herunterskaliert werden, um in elektronische Geräte zu passen.

Leiterplatten

Gedruckte Leiterplatten (PCBs) werden in den meisten elektronischen Geräten verwendet und dienen dazu, die verschiedenen Teile des Geräts zu verbinden, wobei die Verdrahtung an den entsprechenden Bereich der Leiterplatte gelötet wird. Sie bestehen aus Leiterbahnen – meist aus Kupfer – und einer darunter liegenden nichtleitenden Basisschicht.

Die meisten Leiterplatten werden mit einem chemischen Ätzverfahren hergestellt, bei dem der Leiterplattendesigner Teile des Kupfers abdecken kann, bevor er die Leiterplatte in eine Ätzlösung wie Eisenchlorid eintaucht. Die Lösung entfernt die freigelegten Kupferbereiche und hinterlässt das gewünschte Netzwerk von Kanälen.

Bei kleinen Projekten kann die CNC-Bearbeitung eine geeignete Alternative zum Ätzen sein, insbesondere in Umgebungen, in denen Ätzlösungen als gefährlich angesehen werden können. Bearbeitete Platinen, bei denen Teile des Kupfers einfach weggefräst werden, können mit CAD/CAM-Software entworfen und mit einer Standard-CNC-Fräsmaschine hergestellt werden.

Kühlkörper

Kühlkörper sind weit verbreitete elektronische Geräte, die Wärme von einem elektronischen Teil auf ein flüssiges Kühlmittel oder in die Luft übertragen. Kühlkörper werden in Geräten wie Computern verwendet und dienen dazu, kritische Komponenten zu kühlen, um die ordnungsgemäße Funktion aufrechtzuerhalten.

Durch die Verwendung von bearbeitbaren Metallen wie Aluminium oder Kupfer ist es möglich, Kühlkörper mit CNC-Bearbeitungstechnologie herzustellen. Präzisions-CNC-Maschinen sind in der Lage, selbst sehr kleine Kühlkörper herzustellen, und können die Geräte je nach Anforderung in verschiedenen Konfigurationen herstellen.

Die maschinelle Bearbeitung wird oft für kleine Produktionsläufe von Kühlkörpern bevorzugt und kann verwendet werden, um sehr komplexe Konturen, Ausschnitte und andere Merkmale herzustellen. Bearbeitete Kühlkörper bieten auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit.

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