L’elaborazione roll-to-roll (R2R) è una tecnica di produzione utilizzata per formare dispositivi elettronici su un materiale di substrato flessibile che viene trasferito da un rullo all’altro. È possibile eseguire una varietà di operazioni di fabbricazione mentre il substrato si snoda attraverso più rulli. L’elaborazione roll-to-roll può anche essere definita elaborazione web o elaborazione da bobina a bobina.
Un’operazione di elaborazione roll-to-roll in genere coinvolge diversi rulli, chiamati nastro, attorno ai quali il substrato viene instradato attraverso una serie di operazioni di fabbricazione. Questi rulli possono essere orientati in modo che il substrato sia orientato orizzontalmente, verticalmente o diagonalmente mentre viene trasferito da uno all’altro. Sul rullo finale, a volte chiamato rullo di avvolgimento, il supporto di stampa viene arrotolato anziché essere instradato su un altro rullo.
I substrati utilizzati nella lavorazione R2R possono essere realizzati con una varietà di materiali a seconda dell’applicazione e delle fasi di lavorazione coinvolte nella fabbricazione. I film plastici sono desiderabili per la loro trasparenza, flessibilità e tenacità, ma sono spesso soggetti a degradazione e distorsione dimensionale ad alta temperatura. Laddove non è richiesta la trasparenza, è possibile scegliere fogli di acciaio inossidabile poiché tollerano temperature più elevate rispetto alla plastica. Possono essere utilizzati anche altri materiali, come leghe di alluminio e rame.
Schemi circuitali possono essere formati sul substrato flessibile in una varietà di modi. Alcune di queste linee di produzione utilizzano la tecnologia a getto d’inchiostro per depositare materiale sul substrato. Questo processo è simile al modo in cui una stampante a getto d’inchiostro deposita l’inchiostro sulla carta. Alcune strutture utilizzano la fotolitografia, utilizzando la luce per incidere un motivo sul substrato che può quindi essere riempito con un altro materiale. Altre tecniche che utilizzano luce ultravioletta, laser e così via possono essere utilizzate anche per imprimere il substrato con circuiti elettrici.
Utilizzando l’elaborazione R2R è possibile eseguire anche una serie di altre fasi di produzione. Oltre a stabilire modelli di circuito, è possibile eseguire passaggi come fustellatura, laminazione, posizionamento di etichette, pulizia e altro. La termosaldatura e l’applicazione di una varietà di rivestimenti possono anche essere incluse in un’operazione di lavorazione da rotolo a rotolo.
I vantaggi della lavorazione roll-to-roll includono alti tassi di produzione e rese. Poiché consente di fabbricare automaticamente i dispositivi in grandi quantità, questa tecnica può aiutare a ridurre i costi di produzione attraverso l’economia di scala. Sebbene i costi di capitale iniziali possano essere elevati per impostare un tale sistema, questi costi possono spesso essere recuperati attraverso i vantaggi economici durante la produzione.
Molti prodotti contengono componenti elettronici fabbricati con elaborazione roll-to-roll. Questi includono l’elettronica di consumo come telefoni cellulari e computer, elettrodomestici e persino attrezzature per esercizi a casa. I dispositivi utilizzati dall’industria medica che incorporano tale elettronica includono monitor portatili dell’ossigeno nel sangue, display per ventilatori e controlli interattivi per dispositivi di imaging medico. Anche le caratteristiche architettoniche avanzate come gli otturatori ottici che possono passare da traslucido a trasparente sono prodotte con l’elaborazione roll-to-roll.
L’elaborazione roll-to-roll è stata particolarmente influente nello sviluppo della tecnologia delle celle solari a film sottile. Utilizzando una frazione del materiale dei pannelli solari convenzionali, le celle solari a film sottile stanno rendendo l’energia solare più attraente nel mercato dell’energia. La loro lavorazione su materiale flessibile in una struttura roll-to-roll aiuta a ridurre il loro costo storicamente elevato. Il loro profilo sottile li rende anche un’opzione esteticamente più attraente per la generazione di energia rispetto ai pannelli convenzionali ingombranti. Con l’avanzare dell’elaborazione roll-to-roll delle celle a film sottile, vengono automatizzati più passaggi, portando a riduzioni di prezzo che rendono questa tecnologia più competitiva dal punto di vista economico.