Det finns en oändlig potential i att utnyttja de lägsta temperaturerna för att uppnå imponerande tekniska prestanda, såsom supraledning, bevarande av biologiskt material och rymdforskning.
Varför inte överallt? Det korta svaret är att kryogenik (produktion och effekter av mycket låga temperaturer) är ett av de mer avancerade kompetensområdena inom teknikområdet.
Vad gör det svårt att arbeta med kryogenik, och var hittar du lösningar när du inser att din design kräver kryogen expertis?
Innokas expertis i Helsingfors inkluderar till exempel precisionslödning, supraledningsmiljö, kryogenik samt förbindningsteknik och montering av mikromekanik.
Vår fabrik i Helsingfors är specialiserad på att producera teknik som utnyttjar supraledning. De utför avancerad manuell montering av elektronik och mekaniska komponenter, samt slutmontering och test av färdiga produkter. Specialkompetensområdena inkluderar till exempel precisionslödning, supraledningsmiljö och kryogenik, samt förbindningsteknik och montering av mikromekanik. Vi intervjuade fabrikschefen om dessa utmanande tekniker.
Utmaningar med Kryogenik och supraledning
“Vi började tillverka en avancerad supraledande enhet för nästan två decennier sedan, och under den tiden försvann mycket av konkurrensen på grund av svårigheten att utnyttja denna typ av teknik”, förklarar Marko Sivonen, chef för verksamheten i Helsingfors. Kryogenexpertis behövs för tillverkning av supraledning, men expertisen kan utnyttjas även inom andra områden, till exempel flygteknik.
Supraledning är ett fenomen där vissa material uppvisar noll elektriskt motstånd när de kyls under en kritisk temperatur, vilket möjliggör effektiv överföring av elektrisk ström utan energiförlust eller avledning. Därutöver minimeras bruset, som annars skulle störa exempelvis detekteringen av hjärnsignaler.
– Många saker behöver göras annorlunda än med teknik som fungerar i rumstemperatur. När mikroelektroniken ska fungera i mycket låga temperaturer och tåla temperaturfallet måste arbetet vara särskilt noggrant, så att lödfogen inte går sönder och renheten är strikt för att säkerställa att det flytande heliumet är rent och att det inte blir någon störning i supraledningen, säger Marko.
Funktionaliteten hos enheten som tillverkas i Helsingfors kretsar kring flytande helium som sänker temperaturen tillräckligt för att materialet ska nå supraledande egenskaper. Att skapa den miljö som enheten behöver för att fungera är en annan utmaning.
“Vi producerar våra egna dewars (vakuumkolvar) för att lagra det flytande heliumet, vilket kräver kunskap om vakuumisolering”, säger Marko. Lagring av flytande helium kräver expertis inom isoleringsmetoder för att hålla ämnet i flytande form.
För att testa prestanda sänks elektroniken i flytande helium som är nästan trehundra grader kallare än rumstemperatur; materialet upplever plötslig och signifikant temperaturförändring. – Vi behöver veta hur olika material och elektronik reagerar och presterar i dessa temperaturer. Under tillverkningsprocessen krävs en hel del specifika tester”, specificerar Marko. När supraledande miljö har störningar kommer den att kvarstå i slingan tills enheten värms upp igen och det supraledande tillståndet suspenderas, så det är idealiskt att få det rätt första gången.
För att tekniken ska fungera som avsett måste tillverkarna börja med de minsta bitarna. Expertis inom trådbindning blir relevant. “Vi arbetar med flera typer av förbindningstekniker och trådbindning är en av dem. Genom att arbeta med komponenter på mikronivå kan vi kontrollera alla aspekter av processen”, säger Marko och specificerar att medan dåligt gjord lödning kan fungera i nära absolut nolltemperatur, kan den plötsliga temperaturförändringen få den att gå sönder.
Filmen visar insidan på Innokas Medicals fabrik i Helsingfors.
Höga interna standarder för att säkerställa kvalitet och prestanda
Innokas Medicals övriga anläggningar i Kempele och Tallinn måste också uppfylla den höga standarden för kryogenisk teknik. “Vi har tränat mycket med Tallinns personal. Vi har kunnat fördubbla testprocedurerna, eftersom Tallinns personal redan kan testa komponenterna med flytande kväve på sin anläggning”, säger Marko. Flytande kväve når temperaturer nästan tvåhundra grader lägre än rumstemperatur och är därför idealisk för preliminär testning.
Alla kretskort tillverkas i Kempeles, vilket också kräver specialkompetens. “Lödningsresultatet måste vara felfritt för att passa flyg- och rymdstandarder med extremt låg felmarginal”, beskriver Marko de höga interna standardkraven för Innokas Medical.
Här hittar du expertis
Trots utmaningarna har kryogenik oändlig potential inom teknikområdet, och vi kan dela vår expertis med alla som behöver kryogen erfarenhet till sitt projekt. Om du har en lösning som kräver supraledande egenskaper kan vi erbjuda expertis för att göra den designen till en produkt. Dessutom innebär våra höga lödstandarder att vår teknik tål extrema temperaturförändringar i allmänhet. Följaktligen är vi intresserade av att diskutera andra tillämpningar av kryogenik också.
Det största stödet vi kan ge till vår partner är gedigen kunskap efter många års erfarenhet av att arbeta med den här typen av utmaningar. Vi vet hur vi ska tillämpa vår kunskap och vi kan hantera svåra material och genomföra tester av hög standard. Vi vill att våra partners lösning ska lyckas.
Kontakta oss för mer information om vår kontraktstillverkning och hur vi kan bli er kommande tillverkningspartner.
