DE102016105200A1

DE102016105200A1 - Zusatz-energierichtungsgeber und herstellverfahren

Info

Publication number: DE102016105200A1
Application number: DE102016105200.0A
Authority: DE
Inventors: Saul S. Lee; Yongqiang Li; Blair E. Carlson; Jorge F. Arinez
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2016-03-21
Publication date: 2016-09-29
Anticipated expiration: 2036-03-22
Also published as: DE102016105200B4; US11389828B2; CN106003695A; US20170072433A1

Abstract

Ein Verfahren zum Formen von Zusatz-Energierichtungsgebern gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann umfassen, dass ein geschmolzenes Material auf ein Substrat an einer vorbestimmten Stelle abgegeben wird. Das Verfahren umfasst auch ein Verfestigen des geschmolzenen Materials, um zumindest einen Zusatz-Energierichtungsgeber an dem Substrat zu bilden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein die Ausbildung von Energierichtungsgebern an einem Substrat zur Verwendung beim Ultraschall- oder Vibrationsschweißen.
HINTERGRUND
Ultraschall- oder Vibrationsschweißen ist ein Verfahren zum Fügen zweier Teile, wie Thermoplasten sowie thermoplastischer Komposite, ohne zusätzliche Befestigungseinrichtungen, Klebstoffe und mechanische Merkmale ähnlich Schnapppassungen oder Gelenken zu verwenden. Das Schweißen wird durch Anlegen einer mechanischen Vibration mit niedriger Amplitude und hoher Frequenz an die beiden zu fügenden Teile erreicht. Typischerweise ist ein Energierichtungsgeber in der Form eines dreieckigen Vorsprungs in eine Schnittstelle zwischen den Teilen geformt, so dass er die Konstanz der Erwärmung und des Schweißens verbessert. Während dem Schweißen erweicht und schmilzt der Energierichtungsgeber. Anschließend fließt das geschmolzene Material über die Fügeschnittstelle, wodurch eine molekulare Bindung mit der zu koppelnden Fläche gebildet wird. Wenn die Vibration stoppt, verfestigt sich das geschmolzene Material, wenn es abkühlt, und bildet die Bindung zwischen den beiden Teilen.
Derzeit werden Energierichtungsgeber für Ultraschall- oder Vibrationsschweißen einteilig an einem der Teile während des Formprozesses geformt. Dies bedeutet, dass die Formmatrize muss anfänglich so ausgelegt und präzisionsbearbeitet sein, dass sie die Merkmale des Energierichtungsgebers aufweist. Jede Änderung an der Formgebung oder Konfiguration des Energierichtungsgebers erfordert eine Umrüstung der Formmatrize oder einen Austausch gegen eine neue Formmatrize.
Demgemäß besteht ein Bedarf nach einer Vorrichtung und einem Verfahren, die eine Flexibilität bei der Platzierung des Energierichtungsgebers an einem Substrat bereitstellen, ohne dass eine teure Umrüstung oder ein teurer Austausch der Formmatrize spät in dem Herstellprozess durchgeführt werden muss.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Formen von Zusatz-Energierichtungsgebern gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann umfassen, dass ein geschmolzenes Material auf ein Substrat an einer vorbestimmten Stelle abgegeben wird; und das geschmolzene Material verfestigt wird, um zumindest einen Zusatz-Energierichtungsgeber an dem Substrat zu bilden.
Ein System zum Formen von Zusatz-Energierichtungsgebern gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann ein Substrat aufweisen. Eine Abgabeeinrichtung kann ein geschmolzenes Material auf das Substrat an einer vorbestimmten Stelle abgeben, so dass sich das geschmolzene Material verfestigt, um zumindest einen Zusatz-Energierichtungsgeber an dem Substrat zu bilden.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Technologie werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen und angefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt die Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat in einem einzelnen Durchgang unter Verwendung einer einzelnen Düse.
1B zeigt die Energierichtungsgeber von 1A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat.
2A zeigt die Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat in einem einzelnen Durchgang unter Verwendung mehrerer Düsen.
2B zeigt die Energierichtungsgeber von 2A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung auf dem Kompositsubstrat.
3A zeigt die Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat in mehreren Durchgängen unter Verwendung mehrerer Düsen.
3B zeigt die Energierichtungsgeber von 3A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat.
4A zeigt die Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat in mehreren Durchgängen unter Verwendung mehrerer Düsen, wobei die Tropfen an gewählten Stellen aufgebracht werden, um gewählte Tropfengrößen zu vergrößern.
4B zeigt die Energierichtungsgeber von 4A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat.
5A zeigt die Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat durch Sprühen unter Verwendung einer einzelnen Sprühdüse.
5B zeigt die Energierichtungsgeber von 5A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat.
6A zeigt die Abscheidung eines Energierichtungsgebers an einem Kompositsubstrat, der in einem kontinuierlichen Strommuster unter Verwendung einer einzelnen Düse emittiert ist.
6B zeigt den Energierichtungsgeber von 6A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat.
7A–7D zeigen eine beispielhafte Ausführungsform der Ausbildung von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat unter Verwendung einer dreidimensionalen (3D) Vorlage.
8A–8D zeigen eine andere beispielhafte Ausführungsform der Formung von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat unter Verwendung einer 3D-Vorlage.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Wie erforderlich, sind detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung hier offenbart. Die offenbarten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele, die in verschiedenen und alternativen Formen und Kombinationen davon ausgeführt sein können. Wie hier verwendet ist, betreffen beispielsweise ”beispielhafte” und ähnliche Begriffe breit Ausführungsformen, die als eine Darstellung, Probe, Modell oder Muster dienen.
Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu, und einige Merkmale sind übertrieben oder minimiert dargestellt, um Einzelheiten bestimmter Komponenten zu zeigen. In einigen der Fälle sind gut bekannte Komponenten, Systeme, Materialien oder Verfahren nicht detailliert beschrieben worden, um ein Verschleiern der vorliegenden Offenbarung zu vermeiden. Daher sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, wie hier offenbart ist, nicht als beschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als Basis für die Ansprüche und als eine repräsentative Basis zur Unterrichtung des Fachmanns, die vorliegende Offenbarung anzuwenden. Beispielhaft können beliebige zwei oder mehr Elemente, die separat beschrieben sind, in ein einzelnes Element kombiniert sein, und umgekehrt.
Bei verschiedenen Ausführungsformen, wie hier beschrieben ist, sind zusätzliche Verfahren verwendet, um Energierichtungsgeber zu Kompositmaterialien hinzuzufügen. Im Vergleich zu einigen herkömmlichen Techniken waren Vorgehensweisen, um Energierichtungsgeber zu Kompositmaterialien hinzuzufügen, durch die Formung schwierig zu erzeugen. Bei verschiedenen Ausführungsformen wird die Formung von Energierichtungsgebern durch zusätzliche Verfahren auf Kompositmaterialien auf das Substrat nach der Formung des Substrats aufgebracht. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Formung der Energierichtungsgeber auf das Substrat unter Verwendung einer Vielzahl alternativer Techniken abgeschieden werden, einschließlich Verfahren, wie Drop-on-Demand oder Sprühabscheidung geschmolzener oder gelöster Harzmaterialien für Ultraschall- oder Vibrationsschweißen. Bei anderen Ausführungsformen kann eine 3D-Vorlage eingeschlossen werden, um komplexere Merkmalsformen an dem Substrat zu formen.
Verschiedene Ausführungsformen des Verfahrens zur Ausbildung eines Energierichtungsgebers, wie hier beschrieben ist, sehen eine Flexibilität bei der Modifizierung der Größe und/oder Anordnung der Energierichtungsgeber vor, ohne dass Änderungen an der Kompressionsformwerkzeugausstattung erforderlich sind. Verschiedene Ausführungsformen der Verfahren für Energierichtungsgeber können einen Bereich von Energierichtungsgebern erzeugen, die relativ schnell geformt werden können, da nur eine Programmieränderung erforderlich ist, die typische Zeitverzögerungen vermeidet.
Die Energierichtungsgeber, die unter Verwendung zumindest einer der hier beschriebenen Techniken hergestellt sind, zeigen eine verbesserte Gleichförmigkeit über eine große Oberfläche eines Substrats. Das System und Verfahren sehen eine präzise Steuerung über die Abscheidung vor.
Verschiedene Ausführungsformen betreffen ein Verfahren zum Abscheiden von Energierichtungsgebern über eine Drop-on-Demand-Technik, eine Sprühtechnik oder eine Technik mit kontinuierlichem Strom. Eine zusätzliche Ausführungsform betrifft ein Verfahren für eine einstellbare Geometrie von Energierichtungsgebern durch eine Tropfenvolumensteuerung. Eine andere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Formen von 3D-Gestaltungen durch die Verwendung einer Vorlage. Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren zum Abgeben von Harz durch die 3D-Vorlage. Eine zusätzliche Ausführungsform betrifft die Auslegung einer 3D-Vorlage zum Formen von Energierichtungsgeber.
Es wird Bezug auf die Zeichnungen genommen, in denen gleiche Bezugszeichen, wenn möglich, gleichen oder ähnlichen Komponenten in den verschiedenen Figuren entsprechen. Die 1–8D zeigen verschiedene Vorgehensweisen, bei denen Energierichtungsgeber auf einer relativ großangelegten Basis gemäß verschiedener Ausführungsformen verarbeitet werden können.
Die Figuren zeigen verschiedene beispielhafte Ausführungsformen von Systemen, die Abgabevorrichtungen, wie Drop-on-Demand-Vorrichtungen (1A–4B), eine Sprühvorrichtung (5A–5B), eine Vorrichtung mit kontinuierlichem Strom (6A–6B) sowie 3D-Vorlagenformvorrichtungen (7A–8D) zeigen. Wie in 9 gezeigt ist, kann ein Controller 900 mit einem oder mehreren der Systeme verwendet werden, um eine Steuerung oder Regelung bereitzustellen. Jedes System kann eine Datenquelle aufweisen, die Signale bereitstellt, die von dem Controller 900 als Anweisungen interpretiert werden, um Tröpfchen oder ein vorbestimmtes Volumen von Material zu emittieren. Im allgemeinen Gebrauch gibt der Controller 900 Signale aus, die an eine Emissionsvorrichtung eingegeben werden.
Der Controller 900 kann eine Anzahl verschiedener Verfahren verwenden, um eine Bewegung der verschiedenen Komponenten zu erreichen. Bei einer Vorgehensweise kann ein Kompositsubstrat an einer stationären Abgabeeinrichtung vorbeibewegt werden. Eine andere Vorgehensweise betrifft jedoch die Beibehaltung des Kompositsubstrats in einer stationären Position, während die Abgabeeinrichtungen horizontal und/oder vertikal über das Kompositsubstrat bewegt werden. Bei einer noch weiteren Vorgehensweise kann der Controller 900 die Bewegung so steuern, dass sowohl das Kompositsubstrat als auch die Abgabeeinrichtung sich relativ zueinander bewegen. Ein beispielhafter Controller 900 ist detaillierter mit Bezug auf 9 beschrieben.
Bezug nehmend auf die 1A–4B ist jede der Drop-on-Demand-Vorrichtungen, wie in dieser Figur gezeigt ist, in der Lage, Tröpfchen eines Fluids auf eine vorgewählte Stelle eines Substrats auszustoßen. 1A zeigt ein Abgabesystem 100 für einzelnen Durchgang, das für eine Drop-on-Demand-Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern 125 an einem Kompositsubstrat 130 in einem einzelnen Durchgang unter Verwendung einer einzelnen Düse 120 verwendet werden kann. Das Substrat, das in dem hier beschriebenen Systemverfahren verwendet ist, ist nicht speziell beschränkt. Das Substrat kann abhängig von den verschiedenen Faktoren gewählt sein, die den Gebrauch des oben beschriebenen Verfahrens umfassen, zum Beispiel dem Typ von herzustellendem Energierichtungsgeber. Das Substrat kann ein beliebiges Material sein, das bei der Herstellung eines Energierichtungsgebers verwendet ist. Beispiele geeigneter Substrate umfassen Polyolefine (Polyethylen, Polypropylen, etc.), Polyamide (Nylon, PA6, PA66), andere Thermoplaste, nicht verstärkte und/oder verstärkte Komposite und Kombinationen daraus.
Das System 100 weist ein Reservoir 105 auf, das eine Leitung 110 besitzt, die ein Fluid, wie ein geschmolzenes Material, an eine Abgabeeinrichtung 115 überträgt. Das geschmolzene Material kann beispielsweise ein Thermoplast oder ein thermoplastisches Komposit sein. Eine der Haupteigenschaften thermoplastischer Harze ist die Fähigkeit zum Schmelzen und Kühlen, während sie ihre Eigenschaften beibehalten. Geeignete thermoplastische Polymere können nicht ausschließlich Polyamide, Polyester, Polycarbonate, Polysulfone, Polyimide, Polyurethane, Polyether, Polyolefine, Vinylpolymere und deren Mischungen umfassen.
Die Abgabeeinrichtung 115 steht in Fluidkommunikation mit dem Reservoir 105. Das Reservoir 105 kann einer einer Anzahl geeigneter Behälter sein, die in der Lage sind, eine Übertragung eines Fluids zu der Abgabeeinrichtung 115 zu ermöglichen. Es sei angemerkt, dass das Reservoir ein Fach innerhalb der Vorrichtung oder außerhalb der Vorrichtung sein kann.
In dem Beispiel von 1A zeigt die Abgabeeinrichtung 115 eine einzelne Tropfen formende Düse 102. Die Abgabeeinrichtung 115 kann eine einer Anzahl von Abgabeeinrichtungen sein, die in der Technik gut bekannt sind, um ein Fluid abzugeben, wie wärmebetätigte Abgabeeinrichtungen, Solenoidventil-Abgabeeinrichtungen, piezoelektrische Abgabeeinrichtungen, Aerosolabgabeeinrichtungen, magnetostriktive Abgabeeinrichtungen, Fluidimpulsabgabeeinrichtungen oder dergleichen.
Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform ein druckbeaufschlagtes Reservoir, das einen vorbestimmten Druck aufweist, verwendet werden, um eine Flüssigkeit, wie ein geschmolzenes Material, durch die Durchbrechung der Düse 120 während eines vorbestimmten Zeitintervalls zu treiben. Während eines Betriebs kann das Volumen an geschmolzenem Material durch eine Durchbrechung der Düse 120 getrieben werden, die ein Tröpfchen aus geschmolzenem Material ausstößt. Das System 100 kann verwendet werden, einen Tropfen mit präzisem Volumen aus geschmolzenem Material abzugeben.
Bei einigen Ausführungsformen kann das System 100 ein oder mehrere Heizelemente (nicht gezeigt) als ein temperaturgesteuerter Mechanismus enthalten, um sicherzustellen, dass das geschmolzene Material in einem fließbaren Zustand bleibt, während es sich in dem Reservoir 105, der Leitung 110, der Abgabeeinrichtung 115 und/oder der Düse 120 vor Abgabe des geschmolzenen Materials befindet. Somit kann das Heizelement (nicht gezeigt) helfen, das geschmolzene Material in einem zumindest teilweise geschmolzenen Zustand innerhalb des Systems 100 zu halten.
Die Abgabeeinrichtung 115 kann verwendet werden, eine präzise und/oder vorbestimmte Menge an geschmolzenem Material in der Gestalt von Tröpfchen abzugeben, um eine oder mehrere Energierichtungsgeber 125 an einem Kompositsubstrat 130 zu bilden. Eine Reihe von Tröpfchen von Energierichtungsgebern 125 kann bei einem gewünschten Volumendurchfluss geformt und auf das Substrat 130 ausgestoßen werden. Dieses Substrat ist bevorzugt ein Kompositsubstrat, das zur Anbindung angepasst ist, um so eine oder mehrere Energierichtungsgeber 125 an dem Kompositsubstrat 130 zu bilden.
Das System 100 erzeugt Tröpfchen mit im Wesentlichen fester Größe, die unabhängig von der Düse 120 der Abgabeeinrichtung 115 ausgestoßen werden können. Unter gesteuerten Bedingungen kann das System 100 die Abgabetröpfchengröße genau und zuverlässig in dem Durchmesserbereich von 0,010 mm–10 mm reproduzieren.
Das System 100 weist die Fähigkeit auf, das geschmolzene Material genau abzugeben, so dass jeder Energierichtungsgeber 125 ein vorbestimmtes Volumen an einer vorgewählten Stelle des Kompositsubstrats 130 aufweist. Bei verschiedenen Ausführungsformen ist ein Verfahren zum Einstellen der Geometrie und Größe der Energierichtungsgeber 125 durch Tropfenvolumensteuerung vorgesehen. Bei einigen Ausführungsformen können die abgegebenen Volumen optisch, gravimetrisch oder unter Verwendung anderer Mittel gemessen werden. Derartige Messtechniken und -vorrichtungen sind gut bekannt und sind daher hier nicht detailliert beschrieben.
Bei einigen Ausführungsformen können die Geometrie und die Größe der Energierichtungsgeber durch Systemparameter bestimmt sein, wie die Formgebung und Größe der Düse. Bei einer Ausführungsform kann das System 100 eine Düse 120 einschließen, die leicht bewegbar und austauschbar ist.
Das Abgabesystem 100 kann in verschiedenen Wegen manövriert werden, um eine relative Verstellung zwischen dem System 100 und dem Kompositsubstrat 130 bereitzustellen. Bei einer Ausführungsform kann das Kompositsubstrat 130 an einem bewegbaren X-, X-Y- oder X-Y-Z-Tisch (nicht gezeigt) positioniert sein. Der bewegbare Tisch kann auch in Kombination mit einem oder mehreren Roboterarmen (nicht gezeigt) verwendet sein, um die Abgabeeinrichtung an eine gewünschte Stelle zu manövrieren.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann ein automatisiertes Steuersystem 900 in Verbindung mit dem Abgabesystem 100 für einzelnen Durchgang verwendet werden, um den bewegbaren Tisch, die einstellbare Geometrie des Energierichtungsgebers und andere zugeordnete Komponenten des Abgabesystems zu überwachen und zu steuern. Die Tröpfchen können gemäß den Eingangssignalen von dem Controller, der das vorbestimmte Muster repräsentiert, ausgestoßen werden. Der Controller kann das Abgeben jedes Tröpfchens an den spezifischen Ort an dem sich bewegenden Tisch steuern. Die Geometrie der Energierichtungsgeber 125 kann einfach durch Ändern des programmierten Volumendurchflusses des auf das Kompositsubstrat 130 ausgestoßenen, geschmolzenen Materials eingestellt werden.
Während des Gebrauchs des Abgabesystems 100 für einzelnen Durchgang, das mit einer einzelnen Abgabeeinrichtung 115 arbeitet, die eine einzelne Düse 120 aufweist, können einzelne Tröpfchen abgegeben werden, um Energierichtungsgeber 125 an vorprogrammierten Positionen zu bilden. Dies kann durch Synchronisieren des Abgebens der Tröpfchen von der Düse 120 mit der Bewegung des X-, X-Y- oder X-Y-Z-Tischs erreicht werden. Ein Volumen an geschmolzenem Material wird entlang der Düse 120 getrieben, wobei ein Tröpfchen an der Durchbrechung gebildet wird. Das Tröpfchen weist eine Geometrie auf, die von einem Controller basierend auf der spezifischen Anwendung bestimmt und gesteuert ist.
Während des Betriebs kann ein einzelnes Substrat auf einem Verschiebetisch platziert werden. Bei einer beispielhaften Ausführungsform des Betriebsmodus kann die Abgabeeinrichtung 115 an einer spezifischen Stelle fixiert bleiben, während sich der Tisch bewegt, um ein festgelegtes Muster oder eine Anzahl von Energierichtungsgebern an dem Kompositsubstrat 130 abzuscheiden. Eine vorbestimmte Fläche, die ein Substratgebiet bedeckt, kann vorprogrammiert sein, so dass die Anzahl von Energierichtungsgebern, die notwendig sind, um eine gewünschte Konzentration pro Flächeneinheit zu erreichen, berechnet werden kann. Auf Grundlage der Anzahl von Gesamt-Energierichtungsgebern, die notwendig sind, können die Gruppierungsbeabstandung und Tröpfchen, die an einer festgelegten Stelle notwendig sind, berechnet werden. Diese Werte werden abhängig von den spezifischen Anwendungsparametern leicht eingestellt. Somit kann das gewünschte Muster an dem Kompositsubstrat 130 abgeschieden werden. In diesem Modus kann sich der Tisch kontinuierlich bewegen, wenn einzelne Tröpfchen von geschmolzenem Material abgegeben werden, wobei Energierichtungsgeber ohne Stoppen des Verschiebetischs abgeschieden werden.
Sobald das geschmolzene Material den erhitzten Bereich verlässt, verfestigen sich diese Harze schnell als Energierichtungsgeber 125. 1B zeigt die Energierichtungsgeber 125 in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat 130 und einer Wiederverfestigung. Ein Verfestigungsprozess kann verwendet werden, um zu bewirken, dass das geschmolzene Material einem Übergang von dem geschmolzenen Materialzustand zu einem Festzustand ausgesetzt wird. Der Verfestigungsprozess kann jegliche Temperatur verringernde Umgebung oder Temperatur verringernden Mechanismus umfassen, die/der die Temperatur des geschmolzenen Materials senkt, um eine Verfestigung des geschmolzenen Materials zu bewirken.
Merkmale und Komponenten, die in anderen Figuren gezeigt sind, können in diejenigen, die in den 1A und 1B gezeigt sind, integriert und mit diesen verwendet werden, und Komponenten können zwischen den gezeigten Konfigurationen gemischt und angepasst werden.
2A zeigt die Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat in einem einzelnen Durchgang unter Verwendung mehrerer Düsen. Zusätzlich zur Verwendung einzelner Düsen, wie mit Bezug auf 1A beschrieben ist, weisen andere mögliche Anordnungen mehrere Düsen 225 auf, von denen jede von einem oder mehreren Reservoirs 205 für das geschmolzene Material zur Abgabe beliefert wird. Bei einigen Ausführungsformen können die mehreren Düsen 225 einzelne Düsen aufweisen, die simultan oder unabhängig betrieben werden können. Bei anderen Ausführungsformen können die mehreren Düsen 225 eine Mehrdüsenvorrichtung aufweisen, die als eine einzelne Einheit enthalten ist.
Die in den 2A und 2B gezeigte Ausführungsform weist drei Abgabeeinrichtungen 215 auf, die über eine Leitung 210 mit einem einzelnen Reservoir 205 verbunden sind, die sich in drei jeweilige Leitungen 244 verzweigt. Es sei angemerkt, dass die Anzahl von Abgabeeinrichtungen und Reservoirs variiert werden kann, um Konstruktions- oder Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Eine Gruppierung von Düsen 225 mit separaten Reservoirs 205 kann verwendet werden, von denen jede ein separates geschmolzenes Material abgibt. Bei einigen Ausführungsformen kann jedes der Reservoirs 205 denselben oder einen anderen Typ von geschmolzenem Material enthalten. Somit kann jede Abgabeeinrichtung 215 ein anderes geschmolzenes Material abscheiden, um einen oder mehrere Energierichtungsgeber 225 an verschiedenen Positionen an dem Kompositsubstrat 230 zu bilden.
2B zeigt die Energierichtungsgeber von 2A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat.
3A zeigt die Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat in mehreren Durchgängen unter Verwendung mehrerer Düsen, um die Tropfendichte selektiv zu vergrößern. Mehrere Tröpfchen von geschmolzenem Material können selektiv wiederholt an festgelegten Orten während mehrerer Durchgänge abgegeben werden, so dass die mehreren Tröpfchen konvergieren, um die Tropfendichte zu erhöhen. Bei dieser Ausführungsform kann eine Mehrzahl von Beschichtungen angewendet werden. Bei einigen Ausführungsformen umfasst jede Beschichtung ein anderes geschmolzenes Material, und falls erforderlich, besitzt jede Beschichtung eine andere Dicke. Somit kann zum Zeitpunkt der Abgabe eine einzelne Beschichtung des geschmolzenen Materials oder eine Kombination von Beschichtungen, die dasselbe oder verschiedene geschmolzene Materialien aufweisen und dieselbe oder verschiedene Dicken aufweisen, aufgebracht werden.
3A zeigt, wie ein Drop-on-Demand-Abgabesystem 300 geschmolzenes Material auf das Kompositsubstrat 330 unter Verwendung einer Anzahl von Abgabeeinrichtungen 315 abgeben kann. Das Drop-on-Demand-System 300 ermöglicht die Platzierung desselben oder verschiedenen geschmolzenen Materials in sehr enger Nähe zueinander, um Energierichtungsgeber 325 zu bilden. Bei einer Ausführungsform kann das geschmolzene Material benachbart zueinander liegen oder einander überlappen. Das geschichtete geschmolzene Material 335 kann aufgebaut sein, wenn Tröpfchen desselben oder verschiedenen geschmolzenen Materials aufeinander platziert werden. Beispielsweise können Schichten aus geschmolzenem Material in mehreren Durchgängen der Abgabeeinrichtungen 315 über dem Kompositsubstrat 330 abgegeben werden, wenn eine dünne Schicht aus geschmolzenem Material während jedes Durchgangs abgegeben wird.
Es können verschiedene Vorgehensweisen zum Abgeben des geschmolzenen Materials durch das Abgabesystem 300 verwendet werden. Bei einer Vorgehensweise, wie in 3A gezeigt ist, kann das Kompositsubstrat 330 an einer stationären Gruppierung von Abgabeeinrichtungen 315 vorbeibewegt werden. Eine andere Vorgehensweise betrifft jedoch die Beibehaltung des Kompositsubstrats 330 in einer stationären Position, während die Abgabeeinrichtungen 350 horizontal und/oder vertikal über das Kompositsubstrat 330 bewegt werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Abgabesystem 300 mit mehreren Durchgängen seriell (sequentielle oder individuelle Aktivierung), parallel (simultane Aktivierung) oder eine Kombination daraus betrieben werden. Im seriellen Betrieb wird Fluid von jeder der Abgabeeinrichtungsdüsen 320 in Folge bei vorbestimmten Intervallen abgegeben. Während einer seriellen Abgabe können die Abgabeeinrichtungen 315 sequentiell zu vorbestimmten Intervallen betrieben werden oder sie können im Wesentlichen kontinuierlich betrieben werden, wie durch die bestimmte Beschaffenheit der Anwendung bestimmt ist.
In einem parallelen Betriebsmodus ist es auch möglich, die mehreren Abgabeeinrichtungen 315 in der Form einer parallelen Abgabeeinrichtung an einer gemeinsamen Ventilbank anzuordnen und auf diese Weise verschiedenes geschmolzenes Material gleichzeitig und unabhängig voneinander abzugeben. Wenn eine große Anzahl von Düsen parallel verwendet ist, erlaubt dieser Betriebsmodus die simultane Abgabe verschiedener Materialien, die von verschiedenen Düsen geliefert werden. Diese Technik sieht auch gute Ausrichtfähigkeiten sowie eine präzise Steuerung über das Volumen abgeschiedener Materialien vor.
Eine Anzahl von Düsen 320 kann in einer Gruppierung von Spalten und Reihen angeordnet sein, um zu ermöglichen, dass einzelner oder mehrere Durchgänge ein Muster bilden. Jede Düse weist die Fähigkeit auf, einen Materialfluss ein- oder auszuschalten, wodurch die Ausbildung verschiedener Konfigurationen, wie Tröpfchen, Striche und/oder Linien, an dem Kompositsubstrat ermöglicht werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Tröpfchen, Striche, Linien und Kombinationen daraus ein beliebiges gewünschtes Muster erzeugen. Nach einem Trocknen oder teilweise Trocknen kann eine zusätzliche Schicht einer Musterung wiederholt werden, bis das gewünschte Muster aus einer Mehrzahl verschiedener Schichten geformt wird.
Unter Verwendung des Abgabesystems 300 können ein oder mehrere Energierichtungsgeber 325, 335 an dem Kompositsubstrat 330 in komplexen Mustern aufgrund der Anwesenheit mehrerer Abgabeeinrichtungen 315, aufgrund dessen, dass jede ihre Düsen 320 in der Lage ist, kleine Mengen an geschmolzenem Material abzugeben, und aufgrund verschiedener Sätze von Düsen 320, die in der Lage sind, verschiedenes geschmolzenes Material abzugeben, platziert werden. Das Abgabesystem 300 kann das Volumen des geschmolzenen Materials steuern, so dass die Abgabeeinrichtungen 315 das geschmolzene Material an dem Kompositsubstrat 330 in dem gewünschten Volumen abgeben. Es können verschiedene Vorgehensweisen von dem System 300 verwendet werden, um den Volumenausgang des geschmolzenen Materials zu verifizieren, beispielsweise eine optische Vorgehensweise, eine leitfähigkeitsbasierte Vorgehensweise und eine gravimetrische Vorgehensweise.
Das Steuersystem 900 kann verwendet werden, das Abgabesystem 300 zu steuern, um zumindest das Muster der Energierichtungsgeber 325, 335 an dem Kompositsubstrat 330 zu steuern. Das Steuersystem 900 kann beispielsweise durch Festlegen verschiedener Abgabeparameter definieren, welche der Düsen 320 der Abgabeeinrichtungen 315 zu verwenden sind und in welcher Reihenfolge das Muster der Energierichtungsgeber 325, 335 zur Abgabe an dem Kompositsubstrat 330 zu definieren ist. Somit kann das Steuersystem 900 verwendet werden, um zu definieren, wie das Muster zu formen ist. Das Steuersystem 900 kann auch das Volumen definieren, das von jeder Düse 320, die verwendet ist, ausgestoßen wird. Auf diese Weise steuert das Steuersystem 900 zumindest die Formung der Energierichtungsgeber 325, 335, die an dem Kompositsubstrat 330 abgegeben sind. Der Gestaltungsaspekt der Energierichtungsgeber 325, 335 kann gesteuert werden. Die Textur und/oder Dicke der Energierichtungsgeber kann gesteuert werden, wie durch Steuern der Anzahl von Schichten des geschmolzenen Materials, die an das Kompositsubstrat abgegeben werden.
Ein Verfestigen des geschmolzenen Materials kann auftreten, wenn die gesamte Abscheidung vollständig ist. 3B zeigt die Energierichtungsgeber von 3A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat.
4A zeigt die Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat in mehreren Durchgängen unter Verwendung mehrerer Düsen, wenn die Tropfen an gewählten Stellen aufgetragen sind, um gewählte Tropfengrößen zu vergrößern.
In 4A können die Stellen, an denen das geschmolzene Material an dem Kompositsubstrat 430 platziert ist, präzise gesteuert werden. Zusätzlich kann die Menge an geschmolzenem Material, das an dem Substrat 430 platziert ist, präzise gesteuert werden. Ferner kann die Ausbildung jedes Energierichtungsgebers 425, die die Dicke, Gestaltung und/oder Textur jedes Energierichtungsgebers 425 umfasst, präzise gesteuert werden. Während sechs Stellen, an denen der Energierichtungsgeber 325 an dem Substrat 330 platziert worden sind, und drei zusätzliche Tröpfchen, die abgegeben sind, in 3A gezeigt sind, können mehr oder weniger derartige Stellen bei anderen Ausführungsformen verwendet sein.
Das System, Verfahren und die Technik, wie mit Bezug auf 3A beschrieben ist, können in ähnlicher Weise in einem Drop-on-Demand-Abgabesystem 400 verwendet werden, um die Tropfengröße der Energierichtungsgeber 425, 435 zu variieren. Beispielsweise können ein oder mehrere Energierichtungsgeber 435 größer als andere Energierichtungsgeber 425 geformt werden, die an demselben Substrat 430 positioniert sind.
5A zeigt die Abscheidung einer Mehrzahl von Energierichtungsgebern an einem Kompositsubstrat durch Emittieren zerstäubter Partikel aus geschmolzenem Metall in der Form eines Sprühnebels unter Verwendung einer einzelnen Sprühdüse. Der Sprühbeschichtungsprozess betrifft die Abscheidung von Beschichtungen aus einem Sprühnebel mit fein verteilten Hochgeschwindigkeitspartikeln in einem geschmolzenen oder halb geschmolzenen Zustand, die auf ein Kompositsubstrat 530 auftreffen. Das fluidartige geschmolzene Material kann in sehr feine Partikel aufgebrochen werden, die von der Düse 520 hervorgehen. Das geschmolzene Material wird zerstäubt und zu dem Kompositsubstrat 530 vorgetrieben.
Das Sprühabgabesystem 500 weist ein Reservoir 505 auf, das das geschmolzene Material aufnimmt. Das Reservoir 505 ist so ausgelegt, um einen Fluss des geschmolzenen Materials zu einer Abgabeeinrichtung 515 über eine Leitung 510 zu liefern. Die Abgabeeinrichtung 500 kann eine Düse 520 aufweisen, die so aufgebaut ist, den Sprühnebel aus geschmolzenem Material zu dem Kompositsubstrat 530 zu lenken. Das geschmolzene Material wird als ein Sprühnebel ausgestoßen, um einen Energierichtungsgeber 525 in der Form mehrerer Tröpfchen an dem Kompositsubstrat 530 abzuscheiden. Das gesprühte geschmolzene Material kühlt ab, während es auf das Kompositsubstrat 530 fällt, um feste Energierichtungsgeber 525 zu bilden.
Es können verschiedene Sprühverfahren, wie Flammensprühen, thermische Sprühvorrichtungen, Hochgeschwindigkeits-Luft-Kraftstoff-Sprühvorrichtungen, Plasmasprühen und elektrisches Lichtbogensprühen verwendet werden, um das Kompositsubstrat 530 zu beschichten.
Verschiedene Beschichtungen der Energierichtungsgeber 525 können unter Verwendung verschiedener Kombinationen erreicht werden. Die Systemkomponenten, Parameter und die gewünschte Beschichtung von Energierichtungsgebern und Eigenschaften können bestimmt werden, um den Typ von Material und Ausstattung, die für den Prozess erforderlich sind, zu wählen. Der Prozess kann auf eine bestimmte Anwendung nach Einrichten dieser Parameter zugeschnitten werden.
Das Steuersystem 900 kann die Temperatur und Geschwindigkeit des Sprühnebels aus geschmolzenem Material steuern. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Kompositsubstrat 530, zu dem der Sprühnebel gerichtet ist, stationär, rotierend, sich allgemein bewegend oder auf eine lineare Weise bewegend gerichtet sein. Der Controller 900 kann verwendet werden, eine Sprühdichte oder einen Durchfluss pro Flächeneinheit, der auf das Kompositsubstrat auftrifft, das sich mit einer konstanten Geschwindigkeit vorwärtsbewegt, zu steuern. Die Ansammlung der Abscheidung des geschmolzenen Materials an dem Kompositsubstrat 530 kann eingestellt werden, um die Dicke einzustellen und so eine im Wesentlichen gleichförmige Abscheidung über das flache Kompositsubstrat 530 zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen können die Temperatur und Geschwindigkeit des geschmolzenen Materials eingestellt werden, so dass beim Auftreffen des Kompositsubstrats 530 die Energierichtungsgeber 525 eine vorbestimmte Fläche bedecken.
Das sprühabgeschiedene geschmolzene Material verfestigt sich anschließend an dem Kompositsubstrat 530. 5B zeigt die Energierichtungsgeber von 5A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat.
6A zeigt ein Abgabesystem 600 mit kontinuierlichem Strom für die Abscheidung eines Energierichtungsgebers an einem Kompositsubstrat 630, der in einem Muster eines kontinuierlichen Stromes unter Verwendung einer einzelnen Düse 620 emittiert ist.
Bei diesem Beispiel verwendet das System 600 eine Abgabeeinrichtung 615, die eine einzelne Düse 620 zum Abgeben eines geschmolzenen Materials an dem Kompositsubstrat 630 aufweist. Geführt durch einen Controller 900 in Ansprechen auf Datensignale kann das Kompositsubstrat 630 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in einem geradlinigen Verlaufspfad mit einzelnem Durchgang bewegt werden. Die Abgabeeinrichtung 615 ist der Typ mit einem kontinuierlichen Strom von Tröpfchen, die von der Düse 620 abgegeben werden, so dass sie an spezifischen Stellen an dem Kompositsubstrat 630 genau abgeschieden werden.
In einem kontinuierlichen Abgabemodus ist der Controller 900 auf einen vorgeschriebenen Durchfluss gesetzt, um ein vorbestimmtes Volumen des geschmolzenen Materials zu liefern. Die Abgabeeinrichtung 615 emittiert von der Düse 620 den kontinuierlichen Strom 625 von Energierichtungsgebern zu dem Kompositsubstrat 630. Das Kompositsubstrat 630 kann an einem Verschiebetisch (nicht gezeigt) mit einer konstanten Geschwindigkeit in einer Richtung relativ zu der Abgabeeinrichtung 615 bewegt werden. Bei diesem Modus kann der Tisch kontinuierlich bewegt werden, da ein einzelner kontinuierlicher Strom von geschmolzenem Material abgegeben wird.
Obwohl die Ausführungsform, die in den 6A und 6B gezeigt ist, eine einzelne Abgabeeinrichtung 615 aufweist, die mit einem einzelnen Reservoir 605 über eine Leitung 610 verbunden ist, sei angemerkt, dass die Anzahl von Abgabeeinrichtungen und Reservoirs variiert werden kann, um Konstruktions- oder Anwendungsanforderungen zu erfüllen. Bei einigen Ausführungsformen können mehrere Abgabeeinrichtungen, die mehrere Düsen aufweisen, verwendet werden, um verschiedene kontinuierliche Ströme zu emittieren. Bei solchen Ausführungsformen kann jeder der kontinuierlichen Ströme aus einem verschiedenen Typ von geschmolzenem Material bestehen. Somit kann jede Abgabeeinrichtung einen anderen Strom von geschmolzenem Material an dem Kompositsubstrat abscheiden.
6B zeigt den Energierichtungsgeber von 6A in einem wiederverfestigten Zustand nach Abscheidung an dem Kompositsubstrat.
7A–7B sind auf ein System und Verfahren zum Implementieren eines Prozesses zum Übertragen eines 3D-Musters auf ein Kompositsubstrat 730 gerichtet. Die 7A–7D zeigen eine beispielhafte Ausführungsform der Formung von Energierichtungsgebern an dem Kompositsubstrat 730 unter Verwendung einer 3D-Vorlage 740.
Allgemein wird geschmolzenes Material auf einem Kompositsubstrat 730 abgegeben. Eine Vorlage 740, die ein vordefiniertes topologisches Muster aufweist, wird in Kontakt mit dem geschmolzenen Material gebracht, indem die Vorlage 740 und das Kompositsubstrat 730 unter einem gewissen Druck zusammengepresst werden. Das geschmolzene Material verfestigt sich, um die Energierichtungsgeber 725 an dem Substrat 730 zu bilden. Nachdem die Vorlage 740 von dem Kompositsubstrat 730 getrennt ist, werden die Energierichtungsgeber 725 an dem Kompositsubstrat 730 als verfestigte Energierichtungsgeber 725 geformt, die einen Abdruck beliebiger Muster aufweisen, der in der Vorlage 740 geformt ist.
Genauer ist in 7A das Abgabesystem 700 so konfiguriert, eine präzise Volumensteuerung der Menge an geschmolzenem Material, die an ein Barunterliegendes Kompositsubstrat 730 abgegeben wird, zu ermöglichen. Während des Gebrauchs wird das geschmolzene Material aus einem Reservoir 705 durch eine Leitung 710 gezogen. Wenn das Kompositsubstrat 730 richtig darunter positioniert ist, wird das geschmolzene Material durch die Abgabeeinrichtung 715 von der Düse 720 auf ein Gebiet des Kompositsubstrats 730 abgegeben. Bei der gezeigten Ausführungsform können kleine Tröpfchen aus geschmolzenem Material, deren Volumen genau festgelegt sein kann, abgegeben.
7B zeigt die 3D-Vorlage 740 mit einer Form daran. Die Form weist eine Mehrzahl von Merkmalen auf, die durch eine Mehrzahl beabstandeter Ausnehmungen 750 und Vorsprünge 755 definiert sind. Die gemusterte Vorlage 740 ist in einer beabstandeten Beziehung zu dem Abschnitt des Substrats 730 positioniert, auf dem die Tröpfchen 722 auf geschmolzenem Material angeordnet sind, so dass ein Spalt zwischen der Vorlage 740 und dem Substrat 730 erzeugt wird.
Wie in 7C gezeigt ist, definiert die Mehrzahl von Merkmalen ein Muster, das an die Tröpfchen 722 übertragen wird, um Energierichtungsgeber 725 an dem Substrat 730 zu bilden, wenn die Vorlage 740 in Kontakt mit dem Kompositsubstrat 730 gebracht wird. Das Muster der Vorlage wird in die Tröpfchen 722 gepresst, was zur Folge hat, dass das geschmolzene Material in die leeren Bereiche der Ausnehmungen 750 der Form aufgrund des ausgeübten Druckes fließt und diese füllt. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die 3D-Vorlage mit einem zufälligen Muster, einem gleichförmigen Muster oder einer Kombination daraus ausgelegt sein.
Wie in 7D gezeigt ist, werden nach dem Abkühlen, um das geschmolzene Material zu verfestigen, die Vorlage 740 und das Kompositsubstrat 730 getrennt, wodurch eine 3D-Struktur der Energierichtungsgeber 725, die an dem Substrat 730 geformt sind, zurückbleibt, die komplementär zu dem Muster an der Form der Vorlage 740 ist. Die 3D-Vorlage 740 kann durch den Controller 900 gesteuert werden, um eine richtige Freisetzung von dem Kompositsubstrat 730 zu ermöglichen. Anschließend kann die 3D-Vorlage 740 für mehrere Zyklen wiederverwendet werden.
Die 8A–8D zeigen eine andere beispielhafte Ausführungsform der Formung von Energierichtungsgebern auf einem Kompositsubstrat unter Verwendung einer 3D-Vorlage. Die 8A–8D zeigen eine Technik zur Herstellung von Energierichtungsgeber 825 in 3D dadurch, dass geschmolzenes Material durch eine 3D-Vorlage 840 fließt.
Das System 800 kann eine 3D-Vorlage 840 aufweisen, die einen Verteiler 842, eine Kontaktfläche 846 zum Kontakt mit der Fläche des Kompositsubstrats 830 und ein Musterteil aufweist, das Austragsöffnungen 850 umfasst, die ein Muster von Energierichtungsgebern 825 bilden, nachdem das geschmolzene Material darin eingefüllt und verfestigt ist.
Der Verteiler 842 weist ein Netzwerk von Kanälen 844 und eine oder mehrere der Austragsöffnungen 850 auf. Die Kanäle 844 enden an entsprechenden Enden in der Vorlage 840, in denen Austragsöffnungen 850 geformt sind.
In 8A ist die Vorlage 840 an der Fläche des Kompositsubstrats 830 platziert, um die Oberflächenmerkmale der Vorlage abzudichten. Ein Druckbetrag kann erforderlich sein, um die Dichtung während der Bildung der Energierichtungsgeber 825 beizubehalten. Bei dieser Technik wird geschmolzenes Material in ein Reservoir 805 geladen und an den Verteiler 842 über die Leitung 810 geliefert, die sich in eine Mehrzahl paralleler Kanäle 844 verzweigt.
In 8B kann während des Füllprozesses das geschmolzene Material direkt in den Verteiler 842 durch die Leitung 810 eintreten, wobei jeder Kanal 844 mit einem verfestigbaren geschmolzenen Material beliefert wird. Die Austragsdurchbrechungen 850 können ein Fließen des geschmolzenen Materials in ein definiertes Volumen ermöglichen, um die Energierichtungsgeber 825 an dem Substrat 830 zu bilden.
Bei einigen Ausführungsformen kann das System 800 ein oder mehrere Heizelemente (nicht gezeigt) als ein temperaturgesteuertes Mittel enthalten, um sicherzustellen, dass das geschmolzene Material in einem fließbaren Zustand bleibt, während es sich in dem Reservoir 805, der Leidung 810 oder dem Kanal 844 befindet und bevor es in die Durchbrechung 850 eintritt. Somit kann das Heizelement (nicht gezeigt) helfen, das geschmolzene Material im zumindest teilweise geschmolzenen Zustand in dem System 800 beizubehalten.
In 8C werden die Austragsdurchbrechungen 850 mit dem geschmolzenen Material gefüllt. Das Musterteil wird als eine Form zum Ausbilden der Energierichtungsgeber 825 an dem Kompositsubstrat 830 verwendet. Das Musterteil wird beispielsweise aus einer Mehrzahl von Austragsdurchbrechungen 850 gebildet, die einen konkaven Abschnitt aufweisen.
Wie in den 8A–8D gezeigt ist, sind die Austragsdurchbrechungen 850 so konfiguriert, dass sie eine Mehrzahl konkaver Abschnitte aufweisen, die in einem vorbestimmten Intervall angeordnet sind. Bei diesem Beispiel weist jede Durchbrechung 850 ein oberes Teil, das eine erste breitenbezogene Größe aufweist, und ein unteres Teil auf, das eine zweite breitenbezogene Größe aufweist, die größer als die erste breitenbezogene Größe ist. Die Breiten der Durchbrechungen 850 sind größer als die Breite der Kanäle 844. Die Querschnittsform der Durchbrechung ist nicht auf die beispielhaften Ausführungsformen, die gezeigt sind, beschränkt, sondern es kann jede Gestalt verwendet werden, wenn sie in der Lage ist, die Energierichtungsgeber 825 an dem Substratkomposit 830 zu bilden.
In 8C verfestigt sich, wenn das geschmolzene Material kühlt, das geschmolzene Material als Energierichtungsgeber 825, die ein Muster bewahren, das komplementär zu dem der Vorlage 840 ist. Bei einigen Ausführungsformen kann ein Heiz- und Kühlmechanismus (z. B. Heizelemente und Temperaturcontroller; nicht gezeigt) in einem Gebiet vorgesehen sein, das die Arbeitsfläche umgibt, um das Verfestigungsverhalten des geschmolzenen Materials an dem Kompositsubstrat 830 zu steuern.
Wie in 8D gezeigt ist, wird nach einer Verfestigung der Energierichtungsgeber 825 an dem Kompositsubstrat 830 die Vorlage 840 von dem Kompositsubstrat 830 getrennt, was die replizierte Struktur an dem Substrat 830 zurücklässt. Dieser Prozess kann dadurch leicht gesteuert werden, dass Eigenschaften, wie Substrattopographie, Gestalt der Energierichtungsgeber und Oberflächeninteraktion mit dem Substrat zugeschnitten werden können.
Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Controller 900 in 9 beliebige der beispielhaften Systeme, die hier gewünscht sind, betreiben, um das geschmolzene Material selektiv abzugeben und zumindest einen oder mehrere Energierichtungsgeber an dem Kompositsubstrat zu bilden. Information, Steuersignale oder Bilddatensignale können an den Controller 900 als Anweisungssignale angelegt werden, um das geschmolzene Material abzugeben. Bilddatensignale, die für ein Bild des gewünschten Energierichtungsgebermusters repräsentativ sind, können an festgelegten Speicherorten in dem Controller 900 gespeichert sein.
Der Controller 900 kann auch Ausgangsanschlüsse aufweisen, die elektrische Steuersignale und verschiedene Systemkomponenten ausgeben. Durch den Controller gesteuert kann der Verschiebetisch während des Abgabeprozesses mit einer konstanten Geschwindigkeit an einem oder mehreren Abgabeeinrichtungen vorbeibewegt werden, während Tröpfchen aus geschmolzenem Material an eine festgelegte Stelle gelenkt werden.
Ein Sensormittel (nicht gezeigt) kann an verschiedenen Stellen in dem System befestigt sein, um die physikalischen Abmessungen der abzuscheidenden Energierichtungsgeber zu überwachen. Die Sensoren können mit dem Controller 900 kommunizieren. Die Sensoren können dazu verwendet werden, das Kompositsubstrat relativ zu der Abgabeeinrichtung auszurichten. Der Controller kann auch die Tropfenbildung unterstützen und das Volumen des abgegebenen geschmolzenen Materials einstellen. Die Tropfengeschwindigkeiten können auch durch den Controller durch Erhöhen oder Verringern der Abgaberate der Abgabeeinrichtungen gesteuert werden.
Es sind hier verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbart. Die offenbarten Ausführungsformen sind lediglich Beispiele, die in verschiedenen und alternativen Formen und Kombinationen davon ausgeführt sein können.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich beispielhafte Darstellungen von Implementierungen, die zum klaren Verständnis der Grundsätze der Offenbarung dargelegt sind. Varianten, Modifikationen und Kombinationen können an den oben beschriebenen Ausführungsformen ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Ansprüche durchgeführt werden. Alle derartigen Varianten, Modifikationen und Kombinationen sind hier durch den Schutzumfang dieser Offenbarung und die folgenden Ansprüche eingeschlossen.

Claims

Verfahren zum Formen eines Zusatz-Energierichtungsgebers, umfassend: Abgeben eines geschmolzenen Materials auf ein Substrat an einer vorbestimmten Stelle; und Formen eines Zusatz-Energierichtungsgebers an dem Substrat durch Verfestigen des geschmolzenen Materials an dem Substrat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abgeben umfasst, dass das geschmolzene Material unter Verwendung einer Drop-on-Demand-Vorrichtung zum Emittieren von Fluidtropfen abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abgeben umfasst, dass das geschmolzene Material während mehrerer Durchgänge über dem Substrat unter Verwendung einer Drop-on-Demand-Vorrichtung zum Emittieren von Fluidtropfen abgegeben wird, um eine Tropfengröße des auf das Substrat abgegebenen geschmolzenen Materials selektiv zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abgeben umfasst, dass das geschmolzene Material unter Verwendung eines Sprühprozesses abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abgeben umfasst, dass das geschmolzene Material unter Verwendung eines Prozesses mit kontinuierlichem Strom abgegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 2, ferner umfassend, dass der Energierichtungsgeber durch Anwenden einer dreidimensionalen Vorlage, die ein vordefiniertes Muster aufweist, auf das geschmolzene Material an dem Substrat geformt wird, so dass sich der Energierichtungsgeber verfestigt, um ein komplementäres Muster zu bilden, das das vordefinierte Muster der dreidimensionalen Vorlage repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Abgeben umfasst, dass das geschmolzene Material durch eine Leitung abgegeben wird, die in einer dreidimensionalen Vorlage enthalten ist, die ein vordefiniertes Muster aufweist, so dass sich der Energierichtungsgeber an dem Substrat verfestigt, um ein komplementäres Muster zu bilden, das das vordefinierte Muster der dreidimensionalen Vorlage repräsentiert.
System zum Formen von Zusatz-Energierichtungsgebern, umfassend: ein Substrat; und eine Abgabeeinrichtung zum Abgeben eines geschmolzenen Materials auf das Substrat an einer vorbestimmten Stelle, so dass sich das geschmolzene Material verfestigt, um einen Zusatz-Energierichtungsgeber an dem Substrat zu bilden.
System nach Anspruch 8, wobei die Abgabeeinrichtung das geschmolzene Material unter Verwendung einer Drop-on-Demand-Vorrichtung zum Emittieren von Fluidtropfen abgibt, und ferner mit einer dreidimensionalen Vorlage, die ein vordefiniertes Muster aufweist, das an das geschmolzene Material an dem Substrat angewendet wird, so dass sich der Energierichtungsgeber verfestigt, um ein komplementäres Muster zu bilden, das das vordefinierte Muster der dreidimensionalen Vorlage repräsentiert.
System nach Anspruch 8, ferner mit einer dreidimensionalen Vorlage, die ein vordefiniertes Muster aufweist, wobei das geschmolzene Material durch eine Leitung in der dreidimensionalen Vorlage abgegeben wird, so dass sich der Energierichtungsgeber an dem Substrat verfestigt, um ein komplementäres Muster zu bilden, das das vordefinierte Muster der dreidimensionalen Vorlage repräsentiert.