Che cos'è l'elaborazione roll-to-roll?
L'elaborazione roll-to-roll (R2R) è una tecnica di produzione utilizzata per formare dispositivi elettronici su materiale di supporto flessibile che viene trasferito da un rullo a un altro. Una varietà di operazioni di fabbricazione possono essere eseguite mentre il substrato si snoda attraverso più rulli. L'elaborazione roll-to-roll può anche essere definita elaborazione web o elaborazione bobina a bobina.
Un'operazione di elaborazione roll-to-roll in genere coinvolge diversi rulli, chiamati un nastro, attorno ai quali il substrato viene instradato attraverso una serie di operazioni di fabbricazione. Questi rulli possono essere orientati in modo tale che il substrato sia orientato orizzontalmente, verticalmente o diagonalmente mentre viene trasferito da uno all'altro. Sul rullo finale, a volte chiamato rullo di avvolgimento, il substrato viene arrotolato anziché essere instradato su un altro rullo.
I substrati utilizzati nella lavorazione R2R possono essere realizzati con una varietà di materiali a seconda dell'applicazione e delle fasi di lavorazione coinvolte nella fabbricazione. I film plastici sono desiderabili per la loro trasparenza, flessibilità e tenacità, ma sono spesso suscettibili al degrado e alla distorsione dimensionale ad alta temperatura. Laddove non è richiesta trasparenza, è possibile scegliere fogli di acciaio inossidabile poiché tollerano temperature più elevate rispetto alla plastica. Altri materiali, come alluminio e leghe di rame, possono anche essere usati.
Schemi circuitali possono essere formati sul substrato flessibile in vari modi. Alcune di queste linee di produzione utilizzano la tecnologia a getto d'inchiostro per depositare materiale sul substrato. Questo processo è simile al modo in cui una stampante a getto d'inchiostro deposita l'inchiostro sulla carta. Alcune strutture impiegano la fotolitografia, usando la luce per incidere un motivo sul substrato che può quindi essere riempito con un altro materiale. Altre tecniche che utilizzano la luce ultravioletta, i laser e così via, possono anche essere utilizzate per imprimere il substrato con circuiti elettrici.
Una varietà di altre fasi di produzione può anche essere eseguita utilizzando l'elaborazione R2R. Oltre a stabilire schemi circuitali, possono essere eseguiti passaggi come fustellatura, laminazione, posizionamento di etichette, pulizia e altro. La termosaldatura e l'applicazione di una varietà di rivestimenti possono anche essere inclusi in un'operazione di elaborazione roll-to-roll.
I vantaggi dell'elaborazione roll-to-roll comprendono alti tassi di produzione e rese. Poiché consente ai dispositivi di essere fabbricati automaticamente in grandi quantità, questa tecnica può aiutare a ridurre i costi di produzione attraverso l'economia di scala. Sebbene i costi di capitale iniziali possano essere elevati per istituire un tale sistema, questi costi possono spesso essere recuperati attraverso i vantaggi economici durante la produzione.
Molti prodotti contengono componenti elettronici fabbricati con elaborazione roll-to-roll. Questi includono l'elettronica di consumo come telefoni cellulari e computer, elettrodomestici e persino attrezzature per esercizi domestici. I dispositivi utilizzati dall'industria medica che incorporano tali componenti elettronici comprendono monitor portatili per ossigeno nel sangue, display per ventilatori e controlli interattivi per dispositivi di imaging medicale. Funzionalità architettoniche avanzate come tapparelle ottiche che possono passare da traslucido a trasparente sono anche prodotte con elaborazione roll-to-roll.
L'elaborazione roll-to-roll è stata particolarmente influente nello sviluppo della tecnologia delle celle solari a film sottile. Utilizzando una frazione del materiale dei pannelli solari convenzionali, le celle solari a film sottile stanno rendendo l'energia solare più attraente nel mercato dell'energia. La loro elaborazione su materiale flessibile in una struttura roll-to-roll aiuta a ridurre i loro costi storicamente elevati. Il loro profilo sottile li rende anche un'opzione esteticamente più attraente per la generazione di energia rispetto ai pannelli convenzionali ingombranti. Con l'avanzamento dell'elaborazione roll-to-roll delle celle a film sottile, vengono automatizzati più passaggi, portando a riduzioni dei prezzi che rendono questa tecnologia più competitiva dal punto di vista economico.