Moderne Mikrodosiermöglichkeiten machen zwar ungeahnte Innovationen möglich, wecken aber zugleich die Begehrlichkeiten der Produzenten. Schneller, winziger und präziser sind die Faktoren, die die internationale marco Unternehmensgruppe Tag für Tag herausfordern, Grenzen bei der Dosierung im Mikromaßstab zu überwinden. Die inhouse-Entwicklung einer spezifischen Piezotechnologie eröffnet marco dafür immer neue Wege.

Ob für die Montage von Mobilgeräten mit mittlerem oder hohem Volumen, für LED, Unterhaltungselektronik oder Medizingeräte, Mikrodosierung ist zu einem wesentlichen Produktionsfaktor vieler Branchen geworden. Man versteht darunter die Dosierung von fließfähigen Medien wie Klebstoffe, Klebstoffe, Silikone, Fette, Lösungsmittel und andere Flüssigkeiten. in einem Volumen von weniger als einem Mikroliter. Das Interessante dabei: Es gibt für Mikrodosiervorgänge verschiedene Auftragsprinzipien. Ob berührendes Dispensen, besser bekannt als Dosieren, berührungslose Jetten oder das Printen über Inkjet-Technologie, wobei Farben werden als Tröpfchen mit genau definierten Volumina im Bereich zwischen 1 bis 100 Picolitern aus Düsen auf Papier geschleudert werden, um die einzelnen Punkte zu erzeugen.

marco widmet sich dem Dispensen und dem Jetten. Für extrem schnelles Dosieren und geringen Ausschuss hat das Unternehmen spezielle Jetventile auf Basis einer eigenen Piezotechnologie im Programm. Das Besondere daran: Während ein pneumatisches Jetventil die Geschwindigkeit im Vergleich zu kontaktbasierter Ventiltechnologie bei 1.000 Prozent hält, verbessert ein Jetventil mit marco Piezotechnologie die Werte noch einmal wesentlich.

Das Dispensen oder die berührende Dosierung

Welches Auftragsprinzip mit welcher Ventilart zum Einsatz kommt, hängt vom Einsatzgebiet, den Kundenanforderungen, aber auch dem Investitionsvolumen ab. Die berührende Dosierung realisiert marco schwerpunktmäßig für automatisierte Standardprozesse. Der Auftrag des Materials erfolgt dabei durch Herauspressen aus einer Dosiernadel. Das heißt, durch den Pressvorgang wird das Medium auf die Unterlage abgesetzt. Dabei ist der Nadeldurchmesser ein beeinflussbarer Parameter für die Qualität der Dosierung: Der wiederum definiert die Größe des Dosierpunktes (Dot) oder einer Dosierlinie (Line). Der Dosierpunkt wird bei diesem Verfahren immer mindestens so groß wie der Innendurchmesser der Nadel sein. Aber auch der Nadelabstand ist entscheidend für die Qualität der Dosierung, genauso wie Zeit, Druck und Dosiergeschwindigkeit. Denn Druck und Zeit bestimmen die Dosiermenge und die Geschwindigkeit regelt, ob eine Linie gezogen oder ein Punkt gesetzt wird. Entwickler wie marco wissen um die zahlreichen physikalischen Faktoren, mit denen jeder dieser Faktoren eine Dispensing-Lösung auf den Punkt genau optimieren können.

Das berührungslose Jetten – hohe Dosiergeschwindigkeiten möglich

Das macht sich vor allem beim berührungslosen Jetten bemerkbar. Hier ergeben sich für Produzenten außergewöhnliche Marktvorteile, wenn die Technik stimmt. Jetten ist dann angesagt, wenn es um sehr hohe Taktzeiten und extreme Genauigkeit geht.
Jetventile arbeiten ohne Druckluft. Das Material wird durch einen elektrischen Impuls schlagartig verdrängt und aus der Jetdüse geschleudert, also berührungslos aufgebracht. Je nach Auftrag und Geschwindigkeit entstehen die so genannten Dots oder Linien (strings) kontaktlos. Marco setzt im Bereich berührungslose Dosierung verschiedene Ventilsysteme ein – natürlich auch pneumatische. Besondere Highlights und Technologieinnovationen sind aber Jetventile auf Basis der eigenen Piezotechnologie. Hiermit macht sich marco zu eigen, dass Dosieraufgaben nicht nur mit gängigen Membranpumpen ausgeführt werden können. Piezoelektrische Mikroventile sind da Lösung Nummer eins, wo zähere Flüssigkeiten zu dosieren sind, die höhere Kräfte erfordern.

Dank marco Piezotechnologie sind zähe Flüssigkeiten kein Dosierproblem

Das funktioniert, indem ein piezoelektrischer Stellantrieb das elektrische Signal in eine präzise Bewegung umwandelt. Diese ermöglicht das Dosieren des gewünschten Musters viel schneller als eine mechanisch-pneumatische Lösung, die geöffnet, geschlossen und zurückgesetzt werden muss. marco spart mit seine Piezotechnologie pro Dosierung mindestens 20 Millisekunden. Fallweise können Geschwindigkeiten erreicht werden, die bis zu 2.000 Prozent schneller sind als kontaktbasierte Systeme. Und zweimal schneller als pneumatische Jet-Dosierlösungen. Unübertroffen ist die Fähigkeit der Piezotechnologie von marco, wenn es darum geht, kleinste Punkte oder Linien mit Mikroauftragungen von nur 0,5 Nanoliter zu erzielen, ohne dass es zu einer Kontamination der Materialien kommt.
Ein weiterer Vorteil der marco Jet-Dosiersysteme auf Piezotechnologie sind Dosierfrequenzen bis zu 1.500 Hz. Unter Berücksichtigung von Viskosität, Oberflächenspannung und Dichte generieren die Systeme perfekte kleinste Tröpfchen zuverlässig, wiederholgenau und ohne ein Nachtropfen. Das funktioniert sogar bei Dosiervorgängen, die über größere Distanz erfolgen oder bei denen in schwer zugängliche Winkel und Ritzen dosiert werden muss. marco kann die Düsen so anwinkeln, dass genau der Punkt erreicht wird, an dem das Material auftreffen soll. Und da das ganze berührungslos funktioniert, werden Fertigungsprodukte mit komplexen Geometrien nicht beschädigt. So verhindert marco technologisch Ausschuss und Ausfallzeiten. Bei einem kontaktbasierten Ventil, das die Oberfläche berührt, ist das nicht gewährleistet.

Welche Dosiertechnik die richtige ist, macht marco von den Anforderungen der Kunden abhängig. Für beide Dosiertechniken hat das Unternehmen verschiedene Ventilsysteme entwickelt. Das Spektrum reicht vom Nadelventil zur pneumatischen Kontaktdosierung über pneumatische Jet-Ventile bis zur Torque-Block Nadelventile zur Kontaktdosierung