La pólvora impulsa los dispositivos inteligentes
Los componentes semiconductores para smartphones y otros aparatos digitales se procesan en hornos industriales con exigencias extremadamente precisas de estabilidad dimensional y pureza. Los materiales pulvimetalúrgicos de Sandvik hacen frente a estos retos e impulsan la productividad y la sostenibilidad en la industria electrónica.
En nuestra sociedad digitalizada, cada vez son más las personas que utilizan tecnología cada vez más sofisticada integrada en un número creciente de dispositivos inteligentes, tanto para fines utilitarios como de entretenimiento. La demanda de hardware aumenta y, al mismo tiempo, los requisitos de sostenibilidad y eficiencia de los recursos son cada vez más estrictos.
Los procesos son extremadamente exigentes, con altas temperaturas de hasta 1.300 grados centígrados.
"Nuestros materiales se utilizan, por ejemplo, en sistemas de calefacción para hornos industriales, donde los componentes semiconductores basados en silicio se tratan con diversos recubrimientos antes de ensamblarse en placas de circuito impreso, que acaban en smartphones y ordenadores", explica Dilip Chandrasekaran, Jefe de Investigación y Desarrollo de la División Kanthal de Sandvik en Hallstahammar.
"Los procesos son extremadamente exigentes, con altas temperaturas de hasta 1.300 grados centígrados, lo que significa que todos los componentes que pasan por los hornos deben soportar la dura atmósfera de gas sin cambiar de forma ni desprender partículas. De lo contrario, podría destruirse todo un lote de producción de costosas obleas de silicio".
Semiconductor components are treated with various coatings in indus trial furnaces where temperatures can reach 1,300 degrees Celsius.
Calentamiento en el núcleo
Kanthal suministra un producto que constituye el núcleo de estas aplicaciones de hornos, el elemento calefactor propiamente dicho, que consta de un alambre metálico helicoidal incrustado en un módulo de fibra cerámica. Cuando se conecta la alimentación eléctrica al hilo, éste se calienta, calentando lo que se vaya a procesar en el horno.
para fabricar el alambre, partimos de un polvo metálico", explica Chandrasekaran, "que luego se comprime a alta presión y temperatura hasta formar un cuerpo sólido que se procesa mediante laminado en caliente y estirado hasta alcanzar su forma final". El proceso pulvimetalúrgico crea propiedades únicas en el alambre, gracias a una microestructura óptima que no puede conseguirse en el alambre laminado producido convencionalmente."
El proceso de producción se basa en la pulvimetalurgia avanzada, que permite estructurar el metal con miles de millones de pequeñas partículas, lo que aumenta drásticamente su resistencia. De lo contrario, un problema habitual en este tipo de sistemas de calentamiento es que los componentes estructurales se deforman a altas temperaturas con el paso del tiempo.
Mantiene la forma
Para que un material funcione correctamente a temperaturas extremadamente altas, debe demostrar tanto una gran estabilidad dimensional como resistencia a la oxidación y la corrosión.
"La aleación especial de hierro, cromo y aluminio en la que se basan nuestros productos ofrece excelentes propiedades de oxidación en una forma de producción convencional", dice Chandrasekaran, "con la pulvimetalurgia vamos un paso más allá, ofreciendo un material de primera calidad que también mantiene su forma extremadamente bien a altas temperaturas. Eso significa una menor necesidad de mantenimiento y una mayor productividad para los clientes industriales que utilizan los hornos."
Junto a la industria de semiconductores, Chandrasekaran identifica un mercado amplio y creciente entre los fabricantes de paneles solares que también utilizan silicio como material de partida y necesitan tratar térmicamente sus componentes en el mismo tipo de aplicaciones de hornos exigentes.
Ejemplo de aplicación: Hornos industriales
Los hornos industriales para la fabricación de obleas de silicio utilizadas, por ejemplo, en electrónica y paneles solares es una de las aplicaciones en las que puede utilizarse la pulvimetalurgia. La bobina de calentamiento en forma de espiral de Sandvik puede soportar un calor extremo gracias a la microestructura única del alambre. Esta tecnología se basa en la pulvimetalurgia avanzada que añade miles de millones de nanopartículas al metal, lo que mejora drásticamente la resistencia mecánica del alambre.
El polvo potencia la fabricación aditiva
Con el polvo metálico y las impresoras 3D es posible personalizar una forma y una función únicas, totalmente acordes con los deseos del cliente y con un desperdicio mínimo de material", afirma Dilip Chandrasekaran.
"Esto ya se utiliza comercialmente hoy en día, por ejemplo para producir pequeñas series de ciertos componentes en aviones, pero la producción en grandes volúmenes aún está lejos. Lo que necesitamos es reducir los costes de producción y garantizar que el producto final cumpla los mismos requisitos de precisión, resistencia, etc. que se aplican hoy en día".
Sandvik está invirtiendo mucho en este campo y ha desarrollado una experiencia líder en toda la cadena de valor de la fabricación aditiva, desde el concepto hasta la producción en serie. La empresa ocupa una posición de liderazgo en la producción de polvo metálico de partículas finas que se ofrece no sólo como acero inoxidable, sino también como una gama de aleaciones basadas en metales como el níquel, el cobalto/cromo y el titanio.