Co to jest przetwarzanie typu roll-to-roll?
Przetwarzanie typu roll-to-roll (R2R) to technika produkcji stosowana do formowania urządzeń elektronicznych na elastycznym materiale podłoża, który jest przenoszony z jednej rolki na drugą. Różne operacje produkcyjne mogą być wykonywane, gdy podłoże wije się przez wiele rolek. Przetwarzanie z rolki na rolkę może być również określane jako przetwarzanie zwojowe lub przetwarzanie z rolki na rolkę.
Operacja przetwarzania typu roll-to-roll zazwyczaj obejmuje kilka rolek, zwanych wstęgą, wokół których podłoże jest prowadzone przez szereg operacji produkcyjnych. Rolki te mogą być zorientowane tak, że podłoże jest zorientowane poziomo, pionowo lub ukośnie podczas przenoszenia z jednego na drugi. Na ostatnim walcu, zwanym czasem walcem odbierającym, podłoże jest zwijane, a nie kierowane na inny walec.
Podłoża stosowane w przetwarzaniu R2R mogą być wykonane z różnych materiałów w zależności od zastosowania i etapów przetwarzania związanych z produkcją. Folie z tworzyw sztucznych są pożądane ze względu na ich przezroczystość, elastyczność i wytrzymałość, ale często są podatne na degradację i odkształcenie wymiarowe w wysokiej temperaturze. Tam, gdzie przezroczystość nie jest wymagana, można wybrać folie ze stali nierdzewnej, ponieważ tolerują one wyższe temperatury niż tworzywa sztuczne. Można również stosować inne materiały, takie jak stopy aluminium i miedzi.
Wzory obwodów można formować na elastycznym podłożu na różne sposoby. Niektóre takie linie produkcyjne wykorzystują technologię atramentową do osadzania materiału na podłożu. Ten proces jest podobny do tego, w jaki sposób drukarka atramentowa nanosi atrament na papier. Niektóre obiekty wykorzystują fotolitografię, wykorzystując światło do wytrawiania wzoru na podłożu, który następnie można wypełnić innym materiałem. Inne techniki wykorzystujące światło ultrafioletowe, lasery i tak dalej, mogą być również stosowane do nadrukowywania podłoża za pomocą obwodów elektrycznych.
Różnorodne inne etapy wytwarzania można również zrealizować przy użyciu przetwarzania R2R. Oprócz układania wzorów obwodów można wykonać takie etapy, jak wykrawanie, laminowanie, umieszczanie etykiet, czyszczenie i inne. Zgrzewanie i nakładanie różnych powłok może być również zawarte w operacji przetwarzania typu roll-to-roll.
Korzyści z przetwarzania typu roll-to-roll obejmują wysokie wskaźniki produkcji i wydajności. Ponieważ pozwala to na automatyczne wytwarzanie urządzeń w masowych ilościach, technika ta może pomóc obniżyć koszty produkcji dzięki ekonomii skali. Chociaż początkowe koszty kapitałowe mogą być wysokie, aby zbudować taki system, koszty te często można odzyskać dzięki korzyściom ekonomicznym podczas produkcji.
Wiele produktów zawiera elektronikę wykonaną w procesie przetwarzania typu roll-to-roll. Należą do nich elektronika użytkowa, taka jak telefony komórkowe i komputery, sprzęt gospodarstwa domowego, a nawet sprzęt do ćwiczeń w domu. Urządzenia stosowane w przemyśle medycznym, które zawierają taką elektronikę, obejmują ręczne monitory tlenu we krwi, wyświetlacze do respiratorów oraz interaktywne elementy sterujące do urządzeń do obrazowania medycznego. Zaawansowane funkcje architektoniczne, takie jak żaluzje optyczne, które można przełączać z półprzezroczystych na przezroczyste, są również wytwarzane z przetwarzaniem typu roll-to-roll.
Przetwarzanie typu roll-to-roll miało szczególnie duży wpływ na rozwój technologii cienkowarstwowych ogniw słonecznych. Wykorzystując ułamek materiału konwencjonalnych paneli słonecznych, cienkowarstwowe ogniwa słoneczne zwiększają atrakcyjność energii słonecznej na rynku energii. Przetwarzanie ich na elastycznym materiale w zakładach typu roll-to-roll pomaga obniżyć ich historycznie wysoki koszt. Ich cienki profil sprawia, że są one bardziej estetyczną opcją do generowania energii niż masywne konwencjonalne panele. Wraz z postępem przetwarzania cienkich warstw ogniw z rolki na rolkę, zautomatyzowanych jest więcej etapów, co prowadzi do obniżek cen, które zwiększają konkurencyjność tej technologii.