მეზოსკალის წარმოება / მეზომაწარმოება

წარმოების ჩვეულებრივი ტექნიკით ჩვენ ვაწარმოებთ "მაკრომასშტაბიან" სტრუქტურებს, რომლებიც შედარებით დიდია და შეუიარაღებელი თვალით ჩანს. With MESOMANUFACTURING თუმცა ჩვენ ვაწარმოებთ კომპონენტებს მინიატურული მოწყობილობებისთვის. Mesomanufacturing-ს ასევე მოიხსენიებენ როგორც MESOSCALE MANUFACTURING or_5-cc74cde-CH. მეზომაწარმოება გადაფარავს როგორც მაკრო, ისე მიკროწარმოებას. მეზომწარმოების მაგალითებია სმენის დამხმარე საშუალებები, სტენტები, ძალიან პატარა ძრავები.

 

 

 

პირველი მიდგომა მეზომწარმოებაში არის მაკროწარმოების პროცესების შემცირება. მაგალითად, პატარა ხრახნი, რომლის ზომებია რამდენიმე ათეული მილიმეტრი და 1.5 ვატიანი ძრავა, რომელიც იწონის 100 გრამს, არის მეზომწარმოების კარგი მაგალითი, სადაც მოხდა მასშტაბის შემცირება. მეორე მიდგომა არის მიკროწარმოების პროცესების მასშტაბირება. მაგალითად, LIGA პროცესები შეიძლება გაიზარდოს და შევიდეს მეზომაწარმოების სფეროში.

 

 

 

ჩვენი მეზომწარმოების პროცესები ახდენს უფსკრული სილიკონზე დაფუძნებულ MEMS პროცესებსა და ჩვეულებრივ მინიატურულ დამუშავებას შორის. Mesoscale პროცესებს შეუძლიათ შექმნან ორგანზომილებიანი და სამგანზომილებიანი ნაწილები, რომლებსაც აქვთ მიკრონი ზომის მახასიათებლები ტრადიციულ მასალებში, როგორიცაა უჟანგავი ფოლადი, კერამიკა და მინა. მეზომწარმოების პროცესები, რომლებიც ამჟამად ხელმისაწვდომია ჩვენთვის, მოიცავს: ფოკუსირებული იონური სხივის (FIB) დაფხვრას, მიკრო-ფრეზირებას, მიკრო შემობრუნებას, ექსიმერულ ლაზერულ აბლაციას, ფემტო-მეორე ლაზერულ აბლაციას და მიკრო ელექტრო გამონადენის (EDM) დამუშავებას. ეს მეზომასშტაბიანი პროცესები იყენებს სუბტრაქციული დამუშავების ტექნოლოგიებს (ანუ მასალის მოცილება), ხოლო LIGA პროცესი არის დანამატის მეზომასშტაბიანი პროცესი. მეზომწარმოების პროცესებს აქვთ განსხვავებული შესაძლებლობები და შესრულების სპეციფიკაციები. დამუშავების შესრულების საინტერესო სპეციფიკაციები მოიცავს მინიმალურ მახასიათებლის ზომას, მახასიათებლების ტოლერანტობას, ფუნქციის ადგილმდებარეობის სიზუსტეს, ზედაპირის დასრულებას და მასალის მოცილების სიჩქარეს (MRR). ჩვენ გვაქვს ელექტრომექანიკური კომპონენტების მეზომაწარმოების შესაძლებლობა, რომლებიც საჭიროებენ მეზომასშტაბიან ნაწილებს. სუბტრაქციული მეზომწარმოების პროცესებით წარმოქმნილ მეზომასშტაბიან ნაწილებს აქვთ უნიკალური ტრიბოლოგიური თვისებები მასალების მრავალფეროვნებისა და მეზომწარმოების სხვადასხვა პროცესების შედეგად წარმოქმნილი ზედაპირის პირობების გამო. ეს გამოკლებული მეზომასშტაბიანი დამუშავების ტექნოლოგიები გვაწუხებს სისუფთავესთან, აწყობასთან და ტრიბოლოგიასთან დაკავშირებით. სისუფთავე სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია მეზომწარმოებაში, რადგან მეზომასშტაბიანი ჭუჭყისა და ნამსხვრევების ნაწილაკების ზომა, რომელიც წარმოიქმნება მეზო-დამუშავების პროცესში, შეიძლება შედარდეს მეზომასშტაბიან მახასიათებლებთან. მეზომასშტაბიანი დაფქვა და შემობრუნება შეუძლია შექმნას ჩიპები და ჩიპები, რომლებსაც შეუძლიათ ხვრელების დაბლოკვა. ზედაპირის მორფოლოგია და ზედაპირის დასრულების პირობები მნიშვნელოვნად განსხვავდება მეზომწარმოების მეთოდის მიხედვით. მეზომასშტაბიანი ნაწილები ძნელად დასამუშავებელი და გასწორებულია, რაც აწყობას გამოწვევად აქცევს, რომელსაც ჩვენი კონკურენტების უმეტესობა ვერ ახერხებს. ჩვენი მოსავლიანობის მაჩვენებლები მეზომწარმოებაში გაცილებით მაღალია, ვიდრე ჩვენი კონკურენტები, რაც გვაძლევს უპირატესობას, რომ შევთავაზოთ უკეთესი ფასები.

 

 

 

მეზოსკალური დამუშავების პროცესები: ჩვენი ძირითადი მეზომწარმოების ტექნიკაა ფოკუსირებული იონის სხივი (FIB), მიკრო დაფქვა და მიკრო შემობრუნება, ლაზერული მეზო-დამუშავება, მიკრო-EDM (ელექტროგამონადენის დამუშავება)

 

 

 

მეზომაწარმოება ფოკუსირებული იონის სხივის (FIB), მიკროფრეზირებისა და მიკრობრუნვის გამოყენებით: FIB ანაწილებს მასალას სამუშაო ნაწილიდან გალიუმის იონური სხივის დაბომბვით. სამუშაო ნაწილი დამონტაჟებულია სიზუსტის საფეხურებზე და მოთავსებულია ვაკუუმურ კამერაში გალიუმის წყაროს ქვეშ. ვაკუუმურ პალატაში თარგმნისა და ბრუნვის ეტაპები სამუშაო ნაწილზე სხვადასხვა ადგილებს ხდის ხელმისაწვდომს გალიუმის იონების სხივს FIB მეზომწარმოებისთვის. რეგულირებადი ელექტრული ველი სკანირებს სხივს, რათა დაფაროს წინასწარ განსაზღვრული დაპროექტებული ტერიტორია. მაღალი ძაბვის პოტენციალი იწვევს გალიუმის იონების წყაროს აჩქარებას და სამუშაო ნაწილთან შეჯახებას. შეჯახება აშორებს ატომებს სამუშაო ნაწილისგან. FIB მეზო-დამუშავების პროცესის შედეგი შეიძლება იყოს თითქმის ვერტიკალური ასპექტების შექმნა. ჩვენთვის ხელმისაწვდომი ზოგიერთ FIB-ს აქვს სხივის დიამეტრი 5 ნანომეტრამდე, რაც FIB-ს აქცევს მეზომასშტაბიან და მიკრომასშტაბიან მანქანასაც კი. ჩვენ ვამაგრებთ მიკრო-საღეჭ ინსტრუმენტებს მაღალი სიზუსტის საღეჭ მანქანებზე ალუმინის არხებზე. FIB-ის გამოყენებით ჩვენ შეგვიძლია დავამზადოთ მიკრობრუნვის ხელსაწყოები, რომლებიც შემდეგ შეიძლება გამოყენებულ იქნას ხრახნიდან წვრილად ხრახნიანი ღეროების დასამზადებლად. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, FIB შეიძლება გამოყენებულ იქნას მყარი ხელსაწყოების დასამუშავებლად, გარდა უშუალოდ მეზო-დამუშავების მახასიათებლების საბოლოო სამუშაო ნაწილზე. მასალის მოცილების ნელმა სიჩქარემ აქცია FIB როგორც არაპრაქტიკული დიდი ფუნქციების უშუალო დამუშავებისთვის. თუმცა, მყარ ინსტრუმენტებს შეუძლიათ შთამბეჭდავი სიჩქარით ამოიღონ მასალა და საკმარისად გამძლეა დამუშავების რამდენიმე საათის განმავლობაში. მიუხედავად ამისა, FIB პრაქტიკულია უშუალოდ მეზო-დამუშავებისთვის რთული სამგანზომილებიანი ფორმებისთვის, რომლებიც არ საჭიროებს მასალის მოცილების მნიშვნელოვან სიჩქარეს. ექსპოზიციის სიგრძე და დაცემის კუთხე შეიძლება დიდად იმოქმედოს უშუალოდ დამუშავებული მახასიათებლების გეომეტრიაზე.

 

 

 

ლაზერული მეზომწარმოება: ექსიმერის ლაზერები გამოიყენება მეზომწარმოებისთვის. ექსიმერული ლაზერი ამუშავებს მასალას ულტრაიისფერი სინათლის ნანოწამიანი პულსებით. სამუშაო ნაწილი დამონტაჟებულია ზუსტი თარგმანის ეტაპებზე. კონტროლერი კოორდინაციას უწევს სამუშაო ნაწილის მოძრაობას სტაციონარული UV ლაზერის სხივთან მიმართებაში და კოორდინაციას უწევს იმპულსების გასროლას. ნიღბის პროექციის ტექნიკა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მეზო-დამუშავების გეომეტრიების დასადგენად. ნიღაბი ჩასმულია სხივის გაფართოებულ ნაწილში, სადაც ლაზერის ელასტიურობა ძალიან დაბალია ნიღბის გასაშლელად. ნიღბის გეომეტრია გადიდებულია ლინზის მეშვეობით და დაპროექტებულია სამუშაო ნაწილზე. ეს მიდგომა შეიძლება გამოყენებულ იქნას ერთდროულად რამდენიმე ხვრელის (მასივების) დასამუშავებლად. ჩვენი excimer და YAG ლაზერები შეიძლება გამოყენებულ იქნას პოლიმერების, კერამიკის, მინის და ლითონების დასამუშავებლად, რომელთა ზომებია 12 მიკრონი. კარგი შეერთება ულტრაიისფერი ტალღის სიგრძეს (248 ნმ) და სამუშაო ნაწილს შორის ლაზერული მეზომწარმოების/მეზო-დამუშავების შედეგად წარმოიქმნება ვერტიკალური არხის კედლებში. უფრო სუფთა ლაზერული მეზო-დამუშავების მიდგომა არის Ti-sapphire femtosecond ლაზერის გამოყენება. ასეთი მეზომწარმოების პროცესებიდან ამოსაცნობი ნამსხვრევები არის ნანო ზომის ნაწილაკები. ღრმა ერთი მიკრონის ზომის მახასიათებლები შეიძლება მიკროფაბრიკატირდეს ფემტოწამის ლაზერის გამოყენებით. ფემტოწამიანი ლაზერული აბლაციის პროცესი უნიკალურია იმით, რომ ის არღვევს ატომურ კავშირებს თერმულად აბლაციის მასალის ნაცვლად. ფემტოწამური ლაზერული მეზო-დამუშავების/მიკროდამუშავების პროცესს განსაკუთრებული ადგილი უკავია მეზომწარმოებაში, რადგან ის უფრო სუფთაა, მიკრონიანია და არ არის სპეციფიკური მასალისთვის.

 

 

 

მეზომაწარმოება Micro-EDM-ის გამოყენებით (ელექტროჩამშვები დამუშავება): ელექტროგამონადენის დამუშავება აშორებს მასალას ნაპერწკლის ეროზიის პროცესში. ჩვენს მიკრო-EDM აპარატებს შეუძლიათ შექმნან 25 მიკრონიანი ფუნქციები. ჩაძირვისა და მავთულის მიკრო-EDM აპარატისთვის, ორი ძირითადი მოსაზრება მახასიათებლის ზომის დასადგენად არის ელექტროდის ზომა და ზედმეტად დაბნეული უფსკრული. გამოიყენება ელექტროდები, რომელთა დიამეტრი 10 მიკრონი აღემატება და რამდენიმე მიკრონი მეტია. ჩაძირვის EDM აპარატისთვის რთული გეომეტრიის მქონე ელექტროდის შექმნა მოითხოვს ცოდნას. ორივე გრაფიტი და სპილენძი პოპულარულია, როგორც ელექტროდი მასალა. მეზომასშტაბიანი ნაწილისთვის რთული ჩაძირვის EDM ელექტროდის დამზადების ერთ-ერთი მიდგომა არის LIGA პროცესის გამოყენება. სპილენძი, როგორც ელექტროდის მასალა, შეიძლება მოოქროვილი LIGA ფორმებში. სპილენძის LIGA ელექტროდი შემდეგ შეიძლება დამონტაჟდეს ჩაძირვის EDM მანქანაზე, მეზომაწარმოებისთვის ნაწილის სხვადასხვა მასალაში, როგორიცაა უჟანგავი ფოლადი ან kovar.

 

 

 

არც ერთი მეზომწარმოების პროცესი არ არის საკმარისი ყველა ოპერაციისთვის. ზოგიერთი მეზომასშტაბიანი პროცესი უფრო ფართოა, ვიდრე სხვები, მაგრამ თითოეულ პროცესს აქვს თავისი ნიშა. უმეტეს შემთხვევაში, ჩვენ გვჭირდება სხვადასხვა მასალები მექანიკური კომპონენტების მუშაობის ოპტიმიზაციისთვის და კომფორტული ვართ ტრადიციული მასალებით, როგორიცაა უჟანგავი ფოლადი, რადგან ამ მასალებს დიდი ხნის ისტორია აქვთ და ძალიან კარგად ხასიათდება წლების განმავლობაში. მეზომწარმოების პროცესები საშუალებას გვაძლევს გამოვიყენოთ ტრადიციული მასალები. სუბტრაქციული მეზომასშტაბის დამუშავების ტექნოლოგიები აფართოებს ჩვენს მატერიალურ ბაზას. ნაღველი შეიძლება იყოს მეზომწარმოებაში ზოგიერთი მასალის კომბინაციის პრობლემა. თითოეული კონკრეტული მეზომასშტაბიანი დამუშავების პროცესი ცალსახად მოქმედებს ზედაპირის უხეშობასა და მორფოლოგიაზე. მიკრო დაფქვა და მიკრო შემობრუნება შეიძლება წარმოქმნას ბურღვები და ნაწილაკები, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მექანიკური პრობლემები. Micro-EDM-მა შეიძლება დატოვოს გადაკეთებული ფენა, რომელსაც შეიძლება ჰქონდეს განსაკუთრებული ცვეთა და ხახუნის მახასიათებლები. ხახუნის ეფექტები მეზომასშტაბიან ნაწილებს შორის შეიძლება ჰქონდეს შეზღუდული შეხების წერტილები და არ არის ზუსტად მოდელირებული ზედაპირული კონტაქტის მოდელებით. ზოგიერთი მეზომასშტაბიანი დამუშავების ტექნოლოგია, როგორიცაა მიკრო-EDM, საკმაოდ მომწიფებულია, სხვებისგან განსხვავებით, როგორიცაა ფემტოწამური ლაზერული მეზო-დამუშავება, რომელიც ჯერ კიდევ საჭიროებს დამატებით განვითარებას.