التصنيع المتوسط الحجم / التصنيع المتوسط

باستخدام تقنيات الإنتاج التقليدية ، ننتج هياكل "كبيرة الحجم" تكون كبيرة نسبيًا ومرئية بالعين المجردة. With MESOMANUFACTURING how نحن ننتج مكونات للأجهزة المصغرة. يُشار أيضًا إلى صناعة السيارات باسم: يتداخل التصنيع البسيط مع التصنيع الكلي والصغير. ومن الأمثلة على التصنيع الخاطئ المعينات السمعية والدعامات والمحركات الصغيرة جدًا.

 

 

 

النهج الأول في التصنيع الوسيط هو تقليص عمليات التصنيع الكلي. على سبيل المثال ، تعتبر مخرطة صغيرة ذات أبعاد في بضع عشرات من المليمترات ومحرك بقدرة 1.5 وات ويزن 100 جرام مثالًا جيدًا على التصنيع البسيط حيث حدث تصغير الحجم. النهج الثاني هو توسيع نطاق عمليات التصنيع المصغر. كمثال ، يمكن الارتقاء بعمليات LIGA ودخول عالم التصنيع الوسيط.

 

 

 

تعمل عمليات التصنيع السيئة لدينا على سد الفجوة بين عمليات النظم الكهروميكانيكية الصغرى القائمة على السيليكون والآلات التقليدية المصغرة. يمكن للعمليات المتوسطة أن تصنع أجزاء ثنائية وثلاثية الأبعاد لها ميزات حجم ميكرون في المواد التقليدية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والسيراميك والزجاج. تشمل عمليات التصنيع المتوسطة المتوفرة حاليًا ، رش شعاع الأيونات المركّز (FIB) ، والطحن الدقيق ، والدوران الجزئي ، واستئصال الليزر الإكسيمري ، واستئصال الليزر فيمتو ثانية ، والتصنيع بالتفريغ الكهربائي الدقيق (EDM). تستخدم هذه العمليات ذات النطاق المتوسط تقنيات تصنيع مطروح (أي إزالة المواد) ، في حين أن عملية LIGA هي عملية مضافة متوسطة الحجم. عمليات التصنيع الوسيط لها قدرات ومواصفات أداء مختلفة. تتضمن مواصفات أداء المعالجة ذات الأهمية الحد الأدنى لحجم الميزة ، وتحمل الميزة ، ودقة موقع الميزة ، وإنهاء السطح ، ومعدل إزالة المواد (MRR). لدينا القدرة على تصنيع المكونات الكهروميكانيكية التي تتطلب أجزاء متوسطة الحجم. تتميز الأجزاء المتوسطة الحجم المصنعة بواسطة عمليات التصنيع الوسيط الطرحي بخصائص ترايبولوجية فريدة بسبب تنوع المواد وظروف السطح التي تنتجها عمليات التصنيع الوسيط المختلفة. تجلب لنا تقنيات التصنيع ذات المقياس المتوسط الطرحي مخاوف تتعلق بالنظافة والتجميع والترايبولوجي. تعتبر النظافة أمرًا حيويًا في التصنيع الوسيط لأن حجم الأوساخ والحطام المتكون من الحجم المتوسط أثناء عملية المعالجة بالقطع المتوسطة يمكن مقارنته بميزات النطاق المتوسط. يمكن أن يؤدي الطحن والدوران على نطاق متوسط إلى إنشاء رقائق ونتوءات يمكنها سد الثقوب. يختلف شكل السطح وظروف تشطيب السطح اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على طريقة التصنيع الوسيط. يصعب التعامل مع الأجزاء متوسطة الحجم ومواءمتها مما يجعل التجميع تحديًا لا يستطيع معظم منافسينا التغلب عليه. معدلات العائد في التصنيع المتوسط أعلى بكثير من منافسينا مما يمنحنا ميزة القدرة على تقديم أسعار أفضل.

 

 

 

عمليات تصنيع الآلات المتوسطة: تقنيات التصنيع الرئيسية لدينا هي شعاع الأيونات المركزة (FIB) ، والطحن الدقيق ، والخراطة الدقيقة ، والمعالجة بالليزر المتوسطة ، و Micro-EDM (معالجة التفريغ الكهربائي)

 

 

 

تصنيع ميسور باستخدام شعاع أيون مركّز (FIB) ، وطحن دقيق ، وتدوير دقيق: يقوم FIB برشاش المواد من قطعة عمل بواسطة قصف شعاع أيون الغاليوم. يتم تثبيت قطعة العمل على مجموعة من المراحل الدقيقة ويتم وضعها في حجرة مفرغة أسفل مصدر الغاليوم. تتيح مراحل الترجمة والدوران في غرفة التفريغ مواقع مختلفة على قطعة العمل لشعاع أيونات الغاليوم من أجل تصنيع FIB الوسيط. يقوم المجال الكهربائي القابل للضبط بمسح الحزمة لتغطية منطقة مسقطة محددة مسبقًا. يتسبب جهد الجهد العالي في تسريع مصدر أيونات الغاليوم وتصادمه مع قطعة العمل. تجرد الاصطدامات الذرات من قطعة العمل. يمكن أن تكون نتيجة عملية التصنيع الوسيط FIB هي إنشاء جوانب رأسية قريبة. بعض الألياف الليفية المتاحة لنا لها أقطار شعاعية صغيرة تصل إلى 5 نانومتر ، مما يجعل FIB آلة ذات قدرة متوسطة وحتى ذات نطاق مجهري. نقوم بتركيب أدوات طحن دقيقة على آلات طحن عالية الدقة لقنوات الماكينة في الألومنيوم. باستخدام FIB ، يمكننا تصنيع أدوات الخراطة الدقيقة التي يمكن استخدامها بعد ذلك في مخرطة لتصنيع قضبان ملولبة بدقة. بمعنى آخر ، يمكن استخدام FIB للآلات الصلبة إلى جانب ميزات المعالجة المتوسطة مباشرة على قطعة العمل النهائية. أدى معدل إزالة المواد البطيء إلى جعل FIB غير عملي للتشغيل المباشر للميزات الكبيرة. ومع ذلك ، يمكن للأدوات الصلبة إزالة المواد بمعدل مثير للإعجاب وهي متينة بما يكفي لعدة ساعات من وقت المعالجة. ومع ذلك ، فإن FIB عملي للأشكال ثلاثية الأبعاد المعقدة للمعالجة المتوسطة والتي لا تتطلب معدل إزالة كبير للمواد. يمكن أن يؤثر طول التعريض وزاوية الوقوع بشكل كبير على هندسة الميزات المشكَّلة آليًا بشكل مباشر.

 

 

 

تصنيع الليزر: تستخدم ليزر الإكسيمر في التصنيع الوسيط. آلة الليزر الإكسيمر تقوم بنبضها بنبضات نانوثانية من الأشعة فوق البنفسجية. يتم تثبيت قطعة العمل على مراحل ترجمة دقيقة. ينسق جهاز التحكم حركة قطعة العمل بالنسبة لشعاع الليزر فوق البنفسجي الثابت وينسق إطلاق النبضات. يمكن استخدام تقنية إسقاط القناع لتحديد هندسة الآلات المتوسطة. يتم إدخال القناع في الجزء الموسع من الحزمة حيث يكون تأثير الليزر منخفضًا جدًا بحيث لا يمكن استئصال القناع. يتم إلغاء تكبير هندسة القناع من خلال العدسة وإسقاطها على قطعة العمل. يمكن استخدام هذا النهج لتصنيع ثقوب (صفائف) متعددة في وقت واحد. يمكن استخدام ليزر excimer و YAG في تصنيع البوليمرات والسيراميك والزجاج والمعادن بأحجام صغيرة تصل إلى 12 ميكرون. يؤدي الاقتران الجيد بين الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية (248 نانومتر) وقطعة العمل في التصنيع الوسيط بالليزر / المعالجة المتوسطة إلى جدران قناة عمودية. تتمثل إحدى طرق المعالجة المتوسطة بالليزر الأنظف في استخدام ليزر Ti-sapphire femtosecond. الحطام القابل للاكتشاف من عمليات التصنيع السيئة هذه عبارة عن جسيمات بحجم النانو. يمكن تصنيع ميزات عميقة بحجم ميكرون واحد باستخدام ليزر الفيمتو ثانية. تعتبر عملية استئصال ليزر الفيمتوثانية فريدة من نوعها من حيث أنها تكسر الروابط الذرية بدلاً من المواد المستهلكة حرارياً. تحتل عملية تصنيع الآلات المتوسطة بالليزر / المعالجة الدقيقة بالليزر مكانة خاصة في التصنيع المتوسط لأنها أنظف وقادرة على الميكرون وليست خاصة بالمواد.

 

 

 

التصنيع الوسيط باستخدام Micro-EDM (معالجة التفريغ الكهربائي): تعمل آلية التفريغ الكهربائي على إزالة المواد من خلال عملية التآكل بالشرر. يمكن لآلاتنا الصغيرة أن تنتج ميزات صغيرة تصل إلى 25 ميكرون. بالنسبة للمغسلة وآلة الأسلاك الدقيقة ، فإن الاعتبارين الرئيسيين لتحديد حجم الميزة هما حجم القطب والفجوة الزائدة. يتم استخدام الأقطاب الكهربائية التي يزيد قطرها قليلاً عن 10 ميكرون وتزيد قليلاً من الميكرونات. يتطلب إنشاء قطب كهربائي به هندسة معقدة لآلة EDM الغاطسة معرفة فنية. كل من الجرافيت والنحاس شائعان كمواد قطب كهربائي. تتمثل إحدى طرق تصنيع إلكترود EDM الغاطس المعقد لجزء متوسط الحجم في استخدام عملية LIGA. يمكن طلاء النحاس ، كمادة قطب كهربائي ، في قوالب LIGA. يمكن بعد ذلك تركيب قطب LIGA النحاسي على آلة EDM الغاطسة لتصنيع جزء من مادة مختلفة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الكوفار.

 

 

 

لا توجد عملية تصنيع خاطئة واحدة كافية لجميع العمليات. بعض العمليات متوسطة الحجم تمتد على نطاق أوسع من غيرها ، ولكن لكل عملية مكانتها الخاصة. في معظم الأوقات ، نطلب مجموعة متنوعة من المواد لتحسين أداء المكونات الميكانيكية ونكون مرتاحين للمواد التقليدية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ لأن هذه المواد لها تاريخ طويل وتميزت بشكل جيد للغاية على مر السنين. تسمح لنا عمليات التصنيع الوسيط باستخدام المواد التقليدية. تعمل تقنيات تصنيع الآلات المتوسطة الطرح على توسيع قاعدة المواد لدينا. قد تكون الإغراء مشكلة مع بعض مجموعات المواد في التصنيع الوسيط. تؤثر كل عملية تصنيع خاصة بالمقياس المتوسط بشكل فريد على خشونة السطح وتشكله. قد ينتج عن الطحن الدقيق والدوران الدقيق نتوءات وجزيئات يمكن أن تسبب مشاكل ميكانيكية. قد يترك Micro-EDM طبقة معاد صياغتها يمكن أن يكون لها خصائص تآكل واحتكاك معينة. قد يكون لتأثيرات الاحتكاك بين الأجزاء ذات المقياس المتوسط نقاط اتصال محدودة ولا يتم تصميمها بدقة بواسطة نماذج ملامسة السطح. بعض تقنيات الآلات متوسطة الحجم ، مثل micro-EDM ، ناضجة إلى حد ما ، على عكس غيرها ، مثل تقنية الليزر فيمتو ثانية ، والتي لا تزال تتطلب تطويرًا إضافيًا.