Wat is roll-to-roll-verwerking?
Roll-to-roll (R2R) -verwerking is een productietechniek die wordt gebruikt om elektronische apparaten op flexibel substraatmateriaal te vormen die van de ene rol op de andere worden overgebracht. Een verscheidenheid aan bewerkingen kan worden uitgevoerd terwijl het substraat zich door meerdere rollen wikkelt. Roll-to-roll-verwerking kan ook worden aangeduid als webverwerking of reel-to-reel-verwerking.
Een roll-to-roll-verwerkingsoperatie omvat typisch verschillende rollen, een web genoemd, waarrond het substraat door een aantal fabricagebewerkingen wordt geleid. Deze rollen kunnen zodanig worden georiënteerd dat het substraat horizontaal, verticaal of diagonaal wordt georiënteerd wanneer het van de ene naar de volgende wordt overgedragen. Op de laatste rol, soms de opneemrol genoemd, wordt het substraat opgerold in plaats van naar een andere rol te worden geleid.
Substraten die worden gebruikt bij R2R-verwerking kunnen worden gemaakt van een verscheidenheid aan materialen, afhankelijk van de toepassing en de verwerkingsstappen die bij de fabricage zijn betrokken. Plastic films zijn wenselijk vanwege hun transparantie, flexibiliteit en taaiheid, maar zijn vaak gevoelig voor degradatie en dimensionale vervorming bij hoge temperatuur. Waar transparantie niet vereist is, kunnen roestvrijstalen folies worden gekozen omdat deze hogere temperaturen verdragen dan kunststoffen. Andere materialen, zoals aluminium en koperlegeringen, kunnen ook worden gebruikt.
Circuitpatronen kunnen op verschillende manieren op het flexibele substraat worden gevormd. Sommige van dergelijke productielijnen maken gebruik van inkjettechnologie om materiaal op het substraat af te zetten. Dit proces is vergelijkbaar met hoe een inkjetprinter inkt op papier afzet. Sommige faciliteiten maken gebruik van fotolithografie, waarbij licht wordt gebruikt om een patroon op het substraat weg te etsen dat vervolgens met een ander materiaal kan worden gevuld. Andere technieken met behulp van ultraviolet licht, lasers, enzovoort, kunnen ook worden gebruikt om het substraat met elektrische schakelingen te bedrukken.
Een verscheidenheid aan andere vervaardigingsstappen kan ook worden bereikt met behulp van R2R-verwerking. Naast het vastleggen van circuitpatronen, kunnen stappen zoals stansen, lamineren, labels plaatsen, reinigen en meer worden uitgevoerd. Warmtelassen en het aanbrengen van een verscheidenheid aan coatings kunnen ook worden opgenomen in een roll-to-roll-bewerking.
Voordelen van roll-to-roll-verwerking zijn hoge productiesnelheden en opbrengsten. Omdat apparaten automatisch in grote hoeveelheden kunnen worden gefabriceerd, kan deze techniek de productiekosten helpen verminderen door schaalvoordelen. Hoewel de initiële kapitaalkosten hoog kunnen zijn om een dergelijk systeem op te zetten, kunnen deze kosten vaak worden terugverdiend door de economische voordelen tijdens de productie.
Veel producten bevatten elektronica gefabriceerd met roll-to-roll-verwerking. Deze omvatten consumentenelektronica zoals mobiele telefoons en computers, huishoudelijke apparaten en zelfs fitnessapparatuur voor thuis. Apparaten die door de medische industrie worden gebruikt en die dergelijke elektronica bevatten, zijn draagbare bloedzuurstofmonitors, displays voor ventilatoren en interactieve bedieningselementen voor medische beeldvormingsapparatuur. Geavanceerde architectonische kenmerken zoals optische rolluiken die kunnen schakelen van doorzichtig naar transparant, worden ook vervaardigd met roll-to-roll-verwerking.
Roll-to-roll-verwerking is vooral van invloed geweest op de ontwikkeling van dunne-film zonneceltechnologie. Met behulp van een fractie van het materiaal van conventionele zonnepanelen, maken dunne-film zonnecellen zonne-energie aantrekkelijker in de energiemarkt. Verwerking op flexibel materiaal in een roll-to-roll-faciliteit helpt hun historisch hoge kosten te verlagen. Hun dunne profiel maakt ze ook een esthetisch aantrekkelijkere optie voor stroomopwekking dan omvangrijke conventionele panelen. Naarmate roll-to-roll-verwerking van dunne filmcellen vordert, worden meer stappen geautomatiseerd, wat leidt tot prijsverlagingen die deze technologie economisch concurrerender maken.