Usinagem Fotoquímica:Introdução, História, Princípio de Funcionamento, Aplicações, Vantagens

Olá, espero que esteja bem. Neste artigo, discutiremos o que é Usinagem Fotoquímica ? em detalhe. Primeiro, veremos a Introdução, um pouco de história, Trabalho Passo a Passo, Vantagens, Desvantagens e Aplicação em detalhes.

Vamos começar pela introdução primeiro,

Introdução à usinagem fotoquímica:

A usinagem fotoquímica desempenha um papel dominante no campo da fabricação. Este processo é a maior resolução do processo de usinagem química.

Em palavras simples, a substituição de qualquer mascarante por material fotorresistente no processo de usinagem química transforma o processo em usinagem fotoquímica.

O material fotorresistente é usado para exposição ultravioleta antes do ataque químico para produzir geometrias complexas em componentes de chapas metálicas.

Este processo também é chamado de 'Fresagem Fotoquímica' ou 'Gravação Fotográfica'. As entidades fabricadas por este método são isentas de tensões e rachaduras.

Este processo é amplamente utilizado para prototipagem devido às suas tolerâncias dimensionais acentuadas.

Histórico da Usinagem Fotoquímica:

O desenvolvimento da usinagem fotoquímica começou no ano de 1782, quando John Senebier notou que poucas resinas perdiam sua solubilidade em terebintina e endureciam sob a luz solar.

Os experimentos começaram a partir de então, até 1940. Finalmente, um processo de usinagem com o nome Fotoquímico foi desenvolvido pela composição do Processo Químico e Fotoresist (fenômeno de endurecimento do metal sob luz UV).

O mesmo se tornou comercial desde a década de 1960.

Definição:

A usinagem fotoquímica é um processo de fabricação de formas desejadas em componentes de chapas metálicas, expondo a peça de trabalho à luz ultravioleta usando um material fotorresistente e, em seguida, removendo o metal pelo método de gravação.

Princípio de funcionamento da usinagem fotoquímica:

O princípio de funcionamento do processo de Usinagem Fotoquímica é derivado do processo de Usinagem Química. Um filme fotorresistente é revestido na superfície limpa da peça de trabalho.

O filme utilizado é sensível à luz ultravioleta e resistente à corrosão. Em seguida, uma série de fotos do projeto a ser fabricado é impressa em um filme.

A impressão tem dois tons, transparente e preto. O filme fotográfico é montado com precisão na peça de trabalho sem erros. O fotorresistente faz o trabalho de diferenciar as superfícies de trabalho como macias e duras quando expostas à luz ultravioleta.

Geralmente, onde a luz brilha através das áreas transparentes do filme torna-se mais dura e o preto permanece suave. Em seguida, a peça de trabalho com resiste revestido é passada por um revelador para remover o soft resist.

Esta remoção do soft resist diferencia as áreas a serem usinadas e não usinadas. A área exposta do metal será a área a ser gravada.

O hard resist restante atua como um mascarante. A chapa metálica é então passada por uma máquina de gravação, onde o decapante é pulverizado em ambos os lados da peça.

As áreas do metal onde não há material resistente são dissolvidas pela reação do reagente químico.

Quando a folha termina de gravar, a resistência é removida colocando-a sob um spray de decapante que dissolve o material de resistência.

O resultado será o produto acabado igual ao projetado e impresso no filme fotográfico.

Trabalho de Usinagem Fotoquímica Passo a Passo:

1. Design e impressão:

O processo começa em uma tela de computador projetando o componente em qualquer software CAD. A arte gerada tem a estrutura de design preta ou transparente dependendo do fotorresistente que está sendo usado.

O mesmo é impresso em um filme fotográfico de tamanho padrão. Tanto as áreas claras quanto as áreas pretas serão a imagem do produto a ser fabricado. Geralmente, a arte é impressa duas vezes em duas folhas de filme.

2. Corte da folha:

Depois que um design é feito e impresso em um filme fotográfico, o metal é selecionado de acordo com os detalhes especificados no design. As folhas são então cortadas de um rolo de chapa metálica.

O tamanho da folha a ser cortada será igual ao tamanho do filme fotográfico impresso. A chapa metálica utilizada no processo Fotoquímico deve ter sua espessura variando entre 0,013 a 2,032 mm e os metais podem ser alumínio, latão, cobre, níquel, prata, aço, aço inoxidável, cobre, latão, zinco e titânio.

3. Limpeza da folha:

A folha é então limpa para garantir que quaisquer óxidos, contaminantes de óleo ou graxa não estejam presentes na superfície da folha de metal.

A limpeza geralmente é realizada em máquinas totalmente automáticas pela aplicação de jatos de água de alta pressão, soluções alcoólicas e HCl diluído.

Nnecessidades de limpeza:

• A limpeza inadequada pode resultar em baixa adesão de resistência, dimensões finais imprecisas.
• A limpeza inadequada pode produzir rebaixos durante a gravação.
• Contaminantes como óleo e graxa podem levar à oxidação.

Depois que a folha terminar de lavar, ela secou sob sopradores de ar quente.

4. Aplicando resist em chapas de metal:

Uma vez que a folha esteja completamente seca, ela é revestida com um material resistente. O material utilizado como resiste é sensível à luz UV e resistente ao reagente químico.

Na prática, o fotorresistente é classificado em dois tipos; Fotorresiste positivo e fotorresistente negativo. O material de resistência é selecionado condicionalmente ao desenho impresso no filme fotográfico, se os dados impressos são claros ou pretos.

Fotorresistente positivo :Em um fotorresistente positivo, quando a folha passa pela luz UV, a parte do resiste que é exposta à luz UV torna-se mais suave. Então esse soft resist é dissolvido no processo de desenvolvimento. O fotorresistente não exposto permanece duro.

Fotorresistência negativa :No caso do fotorresistente negativo, a porção submetida à luz UV torna-se dura e a porção restante do resiste permanece macia para revelação.

5. Montagem do filme fotográfico sobre o fotorresistente:

Uma vez que a folha está acabada, revestir com material resistente. Os filmes fotográficos impressos são montados com cuidado e precisão sobre o material resistente em ambos os lados da folha. É sempre assegurado que o alinhamento de ambos os filmes seja preciso.

6. Passando a folha através da luz ultravioleta:

A folha é então passada através da luz UV. Nesta exposição, as áreas claras que foram impressas no filme permitem que a luz UV atinja a camada de resistência, enquanto o preto não permite.

Uma vez que a resistência utilizada é um material fotossensível, a resistência reage à luz UV alterando a sua propriedade para tornar-se dura nas condições do tipo de resistência utilizada. Isso resulta na divisão do resist em duro e macio.

7. Processo de desenvolvimento:

A folha é ainda passada através de uma máquina reveladora na qual um revelador líquido é pulverizado em ambos os lados da folha. O revelador dissolve o soft resist e o hard resist sobrevive ao tratamento do revelador e continua na folha de metal.

Ao final deste processo, a chapa tem o resiste remanescente em sua superfície onde o metal deve permanecer após o ataque, enquanto o restante da chapa tem o metal exposto onde o metal deve ser removido.

8. Gravação:

O próximo passo é passar a folha por uma máquina de gravação. Aqui, o reagente químico é pulverizado em ambos os lados da folha.

As áreas da folha cobertas com materiais resistentes não permitem que o decapante reaja com o metal, enquanto a área exposta da folha reage ao decapante, fazendo com que o metal derreta devido à mudança nas propriedades químicas.

Esta remoção de metal fabrica a forma projetada na folha. Todo o processo é conduzido em uma máquina fechada totalmente automática com esteiras rolantes para transportar chapas metálicas de uma extremidade da máquina à outra.

Fatores a serem considerados na seleção do decapante:

1. É necessária a qualidade do acabamento da superfície.
2. Tipo de material de base usado.
3. Tipo de resistência sendo usado.
4. Profundidade de gravação.
5. Custo e disponibilidade.

O tipo de ataque usado na moagem fotoquímica difere em condição do material base que está sendo usado. Poucos estão listados abaixo:

Folha de material	Etchant
Ligas ferrosas (aços carbono, aços liga, aços inoxidáveis, etc.)	Cloreto férrico
Ligas não ferrosas (cobre-berílio, latão, etc.)	Cloreto cúprico
Titânio, zinco e suas ligas	Etchant proprietário baseado em cobre
Prata e suas ligas	Nitrato férrico
Ouro e suas ligas	Etchant à base de iodo

9. Remova o revestimento resistente:

A folha é ainda passada através de uma máquina de decapagem de resistência. A resistência que permaneceu na folha para salvar a folha da reação de ataque é removida por pulverização do líquido da tira de resistência.

O removedor de resistência dissolve todo o material de resistência da peça de trabalho. Este é um processo semelhante ao revelador, enquanto a concentração do revelador usado aqui é maior do que a usada no processo de revelação para dissolver o soft resist.

10. Lavar e secar:

Uma vez que o resist é removido da folha, a folha é lavada sob água fria pressurizada e seca por sopradores quentes.

Como este processo é amplamente utilizado para a produção de vários componentes semelhantes em uma única folha, cada borda é separada por um leve toque de mão no metal. O resultado é o produto acabado.

Sala Amarela:

Uma sequência de operações desde o ‘revestimento de resist’ até o final do processo de ‘revelação’ é realizada em uma sala amarela.

Todos esses trabalhos são realizados sob o uso de tubos de luz fluorescente amarelo (YFT) para evitar a exposição indesejada de fotorresistentes à luz de comprimento de onda mais curto.

Unidades e equipamentos empregados no PCM:

Os sistemas básicos necessários para o processamento da usinagem fotoquímica são unidades de desenho, máquinas de corte de chapas metálicas, layout de desenho e acessórios, plataforma CAD e sistemas de revelação, máquina de impressão fotográfica e acessórios, sistemas de limpeza de trabalho, máquina de luz UV numericamente controlada e máquina de gravação, lavagem automática unidades, unidades de remoção de máscara ou máquina de decapagem resistente e, finalmente, unidades de secagem.

Aplicações de usinagem fotoquímica:

Aqui está a seguinte aplicação de usinagem fotoquímica:

• Fabricação de instrumentos cirúrgicos, componentes microscópicos.
• Produção de juntas e vedações metálicas.
• Fabricação de telas finas, malhas finas, contatos elétricos e latas de blindagem EMI e RFI.
• Gravação de componentes finos.
• Fabricação de componentes de células de combustível, membranas de pressão e dissipadores de calor e elementos de aquecimento flexíveis.

Vantagens da usinagem fotoquímica:

A seguir estão as vantagens da usinagem fotoquímica:

• Componentes impossíveis de fabricar por sistemas mecânicos podem ser fabricados facilmente.
• Remoção de material em tempo real de todas as superfícies.
• A produção de componentes por PCM resulta em uma superfície sem rebarbas.
• Os componentes fabricados por esse método são livres de estresse e rachaduras.
• Componentes em miniatura de qualquer material podem ser processados ​​facilmente.
• Metais extremamente finos podem ser usinados.
• Rápido e barato.
• Contornos extremamente complexos podem ser produzidos com detalhes precisos.

Desvantagens da Usinagem Fotoquímica:

A seguir estão as desvantagens da usinagem fotoquímica:

• Alto custo de configuração.
• Não é adequado para produção de baixo volume.
• A fumaça associada ao processo pode causar problemas de saúde ao operador.
• Profundidade de corte mais alta não pode ser alcançada devido ao corte inferior.
• A espessura da chapa metálica é limitada a 2,032 mm.