Einsatzpotenziale der Rotationsschneidtechnologie in der Verarbeitung von metallischen Funktionsfolien für mechatronische Produkte
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Diss. Reihe Maschinenbau, Band 410
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Abstract
Rotary cutting is a technology that is not very widespread overall and has established itself primarily in the packaging and hygiene industry as a process for processing numerous soft and non-metallic materials. The process has become widespread in metal processing in combination with profiling processes and has also established itself in this industry for simple profile applications. As a continuous process, rotary cutting thus proves its potential in the mass processing of thin materials, including, hypothetically, metallic functional foils used in mechatronic applications. Important representatives of this category are electrical steel for soft magnetic cores, copper foils for circuit carriers, alloyed copper strips for leadframes and solder strip for preforms. In this thesis, the utilization potential of rotary cutting technology for the processing of these metallic functional foils is analyzed and possible solutions are identified. First, the technological process characteristics for the design of the process structure, the kinematics of the process, as well as the statics and dynamics of rotary cutting are determined and aligned with the conditions for the rotary cutting of thin metal foils. Subsequently, rotary wedge-action cutting, rotary shearing and rotary elastomer-cutting are identified as suitable process alternatives for the processing of thin metal foils for mechatronic applications, adapted to the high requirements of mechatronic applications and examined in detail for their suitability for the processing of selected representatives for functional foils. Concluding, the three rotary cutting processes are categorized with respect to various criteria to enable a selection for the specific application. Finally, two exemplary applications provide an outlook on the enormous technical and process potential in the industrial processing of metal functional foils for mechatronic products. The first application considered is the efficient rotary processing of electrical steel strip into magnetic cores. The second application deals with the rotary processing of printed circuit boards for LED light sources.
Abstract
Rotationsschneiden ist eine eher gering verbreite Technologie und hat sich vornehmlich in der Verpackungs- und Hygieneindustrie als Verfahren für die Verarbeitung zahlreicher weicher und nichtmetallischer Materialien etabliert. Anwendung in der Metallverarbeitung hat das Verfahren in Kombination mit Profilierprozessen erlangt und sich auch in dieser Branche für einfache Profilanwendungen durchgesetzt. Damit überzeugt das Rotationsschneiden als kontinuierliches Verfahren mit seinen Potenzialen in der Massenverarbeitung von dünnen Materialen, so auch hypothetisch von metallischen Funktionsfolien, die in mechatronischen Anwendungen zum Einsatz kommen. Wichtige Vertreter dieser Kategorie sind Elektroband für weichmagnetische Kerne, Kupferfolien für Schaltungsträger, legierte Kupferbänder für Stanzgitter und Lotband für Lotstanz- und Formteile. Im Rahmen dieser Dissertation werden die Einsatzpotenziale der Rotationsschneidtechnologie für die Verarbeitung dieser metallischen Funktionsfolien tiefergehend analysiert und Lösungswege aufgezeigt. Zunächst werden die technologischen Prozessmerkmale zum Aufbau der Prozessstruktur, zur Kinematik des Prozesses sowie zur Statik und Dynamik beim Rotationsschneiden erfasst und auf die Gegebenheiten beim Rotationsschneiden von dünnen Metallfolien hin ausgerichtet Anschließend werden das rotative Messerschneiden, das rotative Stempel-Matrize-Schneiden und das rotative Elastomer-Schneiden als geeignete Verfahrensalternativen für die Verarbeitung von dünnen Metallfolien für mechatronische Anwendungen identifiziert, auf die hohen Anforderungen mechatronischer Anwendungen hin angepasst und eingehend auf ihre Eignung für die Verarbeitung von ausgesuchten Vertretern für Funktionsfolien untersucht. Abschließend werden die drei rotativen Schneidverfahren bezüglich verschiedener Kriterien kategorisiert, um eine Auswahlhilfe für den spezifischen Anwendungsfall anzubieten. Zuletzt geben zwei exemplarische Anwendungen einen Ausblick auf die gewaltigen technischen und prozessualen Potenziale in der industriellen Verarbeitung von metallischen Funktionsfolien für mechatronische Produkte. Die erste betrachtete Anwendung ist die effiziente rotative Verarbeitung von Elektroband zu magnetischen Kernen. Die zweite Anwendung befasst sich mit der rotativen Verarbeitung von Schaltungsträgern für LED-Leuchtmittel.