मेसोस्केल मैन्युफैक्चरिंग / मेसोमैन्युफैक्चरिंग

पारंपरिक उत्पादन तकनीकों के साथ हम "मैक्रोस्केल" संरचनाएं तैयार करते हैं जो अपेक्षाकृत बड़ी होती हैं और नग्न आंखों के लिए दृश्यमान होती हैं। साथ MESOMANUFACTURING हालाँकि हम लघु उपकरणों के लिए घटकों का उत्पादन करते हैं। Mesomanufacturing को as MESOSCALE MANUFACTURING or MESO के रूप में भी जाना जाता है। मेसोमैन्युफैक्चरिंग मैक्रो और माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग दोनों को ओवरलैप करता है। मेसोमैन्युफैक्चरिंग के उदाहरण श्रवण यंत्र, स्टेंट, बहुत छोटी मोटरें हैं।

 

 

 

मेसोमैन्युफैक्चरिंग में पहला दृष्टिकोण मैक्रोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाओं को कम करना है। उदाहरण के लिए, कुछ दर्जन मिलीमीटर में आयामों के साथ एक छोटा खराद और 1.5W की 100 ग्राम वजन वाली मोटर मेसोमैन्युफैक्चरिंग का एक अच्छा उदाहरण है जहां डाउनस्केलिंग हुई है। दूसरा दृष्टिकोण माइक्रोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाओं को बढ़ाना है। एक उदाहरण के रूप में LIGA प्रक्रियाओं को उन्नत किया जा सकता है और मेसोमैन्युफैक्चरिंग के दायरे में प्रवेश किया जा सकता है।

 

 

 

हमारी मेसोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाएं सिलिकॉन आधारित एमईएमएस प्रक्रियाओं और पारंपरिक लघु मशीनिंग के बीच की खाई को पाट रही हैं। मेसोस्केल प्रक्रियाएं पारंपरिक सामग्री जैसे स्टेनलेस स्टील्स, सिरेमिक और ग्लास में माइक्रोन आकार की विशेषताओं वाले दो और त्रि-आयामी भागों का निर्माण कर सकती हैं। वर्तमान में हमारे लिए उपलब्ध मेसोमेन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाओं में शामिल हैं, फोकस्ड आयन बीम (एफआईबी) स्पटरिंग, माइक्रो-मिलिंग, माइक्रो-टर्निंग, एक्सीमर लेजर एब्लेशन, फेम्टो-सेकंड लेजर एब्लेशन और माइक्रो इलेक्ट्रो-डिस्चार्ज (ईडीएम) मशीनिंग। ये मेसोस्केल प्रक्रियाएं घटिया मशीनिंग तकनीकों (यानी, सामग्री को हटाने) को नियोजित करती हैं, जबकि एलआईजीए प्रक्रिया, एक योगात्मक मेसोस्केल प्रक्रिया है। मेसोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाओं में अलग-अलग क्षमताएं और प्रदर्शन विनिर्देश होते हैं। रुचि के मशीनिंग प्रदर्शन विनिर्देशों में न्यूनतम सुविधा आकार, सुविधा सहनशीलता, सुविधा स्थान सटीकता, सतह खत्म, और सामग्री हटाने की दर (एमआरआर) शामिल है। हमारे पास इलेक्ट्रो-मैकेनिकल घटकों को मेसोमैन्युफैक्चरिंग करने की क्षमता है जिसके लिए मेसोस्केल भागों की आवश्यकता होती है। घटिया मेसोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाओं द्वारा निर्मित मेसोस्केल भागों में विभिन्न प्रकार की सामग्रियों और विभिन्न मेसोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाओं द्वारा उत्पादित सतह की स्थिति के कारण अद्वितीय जनजातीय गुण होते हैं। ये सबट्रेक्टिव मेसोस्केल मशीनिंग प्रौद्योगिकियां हमें स्वच्छता, असेंबली और ट्राइबोलॉजी से संबंधित चिंताएं लाती हैं। मेसोमैन्युफैक्चरिंग में स्वच्छता महत्वपूर्ण है क्योंकि मेसो-मशीनिंग प्रक्रिया के दौरान बनाए गए मेसोस्केल गंदगी और मलबे के कण आकार मेसोस्केल सुविधाओं के साथ तुलनीय हो सकते हैं। मेसोस्केल मिलिंग और टर्निंग चिप्स और गड़गड़ाहट बना सकते हैं जो छिद्रों को अवरुद्ध कर सकते हैं। मेसोमैन्युफैक्चरिंग विधि के आधार पर भूतल आकारिकी और सतह खत्म करने की स्थिति बहुत भिन्न होती है। मेसोस्केल भागों को संभालना और संरेखित करना मुश्किल है जो असेंबली को एक चुनौती बनाता है जिसे हमारे अधिकांश प्रतियोगी दूर करने में असमर्थ हैं। मेसोमैन्युफैक्चरिंग में हमारी उपज दर हमारे प्रतिस्पर्धियों की तुलना में कहीं अधिक है जो हमें बेहतर कीमतों की पेशकश करने में सक्षम होने का लाभ देती है।

 

 

 

मेसोस्केल मशीनिंग प्रक्रियाएं: हमारी प्रमुख मेसोमैन्युफैक्चरिंग तकनीक केंद्रित आयन बीम (एफआईबी), माइक्रो-मिलिंग, और माइक्रो-टर्निंग, लेजर मेसो-मशीनिंग, माइक्रो-ईडीएम (इलेक्ट्रो-डिस्चार्ज मशीनिंग) हैं।

 

 

 

फोकस्ड आयन बीम (FIB), माइक्रो-मिलिंग, और माइक्रो-टर्निंग का उपयोग करके मेसोमैन्युफैक्चरिंग: गैलियम आयन बीम बमबारी द्वारा एक वर्कपीस से FIB स्पटर सामग्री। वर्कपीस को सटीक चरणों के एक सेट पर रखा गया है और गैलियम के स्रोत के नीचे एक निर्वात कक्ष में रखा गया है। वैक्यूम चेंबर में अनुवाद और रोटेशन के चरण एफआईबी मेसोमैन्युफैक्चरिंग के लिए गैलियम आयनों के बीम के लिए उपलब्ध वर्कपीस पर विभिन्न स्थान बनाते हैं। एक ट्यून करने योग्य विद्युत क्षेत्र पूर्व-निर्धारित अनुमानित क्षेत्र को कवर करने के लिए बीम को स्कैन करता है। एक उच्च वोल्टेज क्षमता के कारण गैलियम आयनों के स्रोत में तेजी आती है और काम के टुकड़े से टकरा जाता है। टकराव काम के टुकड़े से परमाणुओं को दूर कर देता है। FIB मेसो-मशीनिंग प्रक्रिया का परिणाम निकट के लंबवत पहलुओं का निर्माण हो सकता है। हमारे लिए उपलब्ध कुछ FIB में बीम व्यास 5 नैनोमीटर जितना छोटा होता है, जिससे FIB एक मेसोस्केल और यहां तक कि सूक्ष्म पैमाने पर सक्षम मशीन बन जाता है। हम एल्यूमीनियम में मशीन चैनलों के लिए उच्च परिशुद्धता मिलिंग मशीनों पर माइक्रो-मिलिंग टूल माउंट करते हैं। FIB का उपयोग करके हम माइक्रो-टर्निंग टूल बना सकते हैं, जिनका उपयोग फिर खराद पर बारीक पिरोया हुआ छड़ बनाने के लिए किया जा सकता है। दूसरे शब्दों में, FIB का उपयोग हार्ड टूलिंग को मशीन करने के लिए किया जा सकता है, इसके अलावा सीधे मेसो-मशीनिंग सुविधाओं को एंड वर्क पीस पर भी इस्तेमाल किया जा सकता है। धीमी सामग्री हटाने की दर ने एफआईबी को सीधे मशीनिंग बड़ी सुविधाओं के लिए अव्यवहारिक बना दिया है। हालांकि, कठोर उपकरण प्रभावशाली दर से सामग्री को हटा सकते हैं और कई घंटों के मशीनिंग समय के लिए पर्याप्त टिकाऊ होते हैं। फिर भी, एफआईबी सीधे मेसो-मशीनिंग जटिल तीन आयामी आकृतियों के लिए व्यावहारिक है, जिन्हें पर्याप्त सामग्री हटाने की दर की आवश्यकता नहीं होती है। एक्सपोज़र की लंबाई और घटना का कोण सीधे मशीनीकृत सुविधाओं की ज्यामिति को बहुत प्रभावित कर सकता है।

 

 

 

लेज़र मेसोमैन्युफैक्चरिंग: एक्साइमर लेज़रों का उपयोग मेसोमैन्युफैक्चरिंग के लिए किया जाता है। एक्साइमर लेजर मशीन सामग्री को पराबैंगनी प्रकाश के नैनोसेकंड दालों के साथ स्पंदित करती है। वर्कपीस को सटीक ट्रांसलेशनल चरणों में रखा गया है। एक नियंत्रक स्थिर यूवी लेजर बीम के सापेक्ष काम के टुकड़े की गति का समन्वय करता है और दालों की फायरिंग का समन्वय करता है। मेसो-मशीनिंग ज्यामिति को परिभाषित करने के लिए एक मुखौटा प्रक्षेपण तकनीक का उपयोग किया जा सकता है। मास्क को बीम के विस्तारित हिस्से में डाला जाता है जहां लेज़र फ्लुएंस मास्क को अलग करने के लिए बहुत कम होता है। मुखौटा ज्यामिति को लेंस के माध्यम से डी-आवर्धित किया जाता है और कार्य टुकड़े पर प्रक्षेपित किया जाता है। इस दृष्टिकोण का उपयोग एक साथ कई छेद (सरणी) मशीनिंग के लिए किया जा सकता है। हमारे एक्साइमर और YAG लेज़रों का उपयोग पॉलिमर, सिरेमिक, कांच और धातुओं को मशीन करने के लिए किया जा सकता है, जिनका आकार 12 माइक्रोन जितना छोटा होता है। यूवी वेवलेंथ (248 एनएम) और लेजर मेसोमैन्युफैक्चरिंग / मेसो-मशीनिंग में वर्कपीस के बीच अच्छा युग्मन ऊर्ध्वाधर चैनल दीवारों में परिणाम देता है। एक क्लीनर लेजर मेसो-मशीनिंग दृष्टिकोण एक Ti-sapphire femtosecond लेजर का उपयोग करना है। ऐसी मेसोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाओं से पता लगाने योग्य मलबे नैनो-आकार के कण होते हैं। फेमटोसेकंड लेजर का उपयोग करके डीप वन माइक्रोन-साइज फीचर्स को माइक्रोफैब्रिकेटेड किया जा सकता है। फेमटोसेकंड लेजर एब्लेशन प्रक्रिया इस मायने में अनूठी है कि यह थर्मली एब्लेटिंग सामग्री के बजाय परमाणु बंधनों को तोड़ती है। फेमटोसेकंड लेजर मेसो-मशीनिंग / माइक्रोमैचिनिंग प्रक्रिया का मेसोमैन्युफैक्चरिंग में एक विशेष स्थान है क्योंकि यह क्लीनर, माइक्रोन सक्षम है, और यह सामग्री विशिष्ट नहीं है।

 

 

 

माइक्रो-ईडीएम (इलेक्ट्रो-डिस्चार्ज मशीनिंग) का उपयोग करके मेसोमैन्युफैक्चरिंग: इलेक्ट्रो-डिस्चार्ज मशीनिंग स्पार्क क्षरण प्रक्रिया के माध्यम से सामग्री को हटा देती है। हमारी माइक्रो-ईडीएम मशीनें 25 माइक्रोन जितनी छोटी सुविधाओं का उत्पादन कर सकती हैं। सिंकर और वायर माइक्रो-ईडीएम मशीन के लिए, फीचर आकार निर्धारित करने के लिए दो प्रमुख विचार इलेक्ट्रोड आकार और ओवर-बम गैप हैं। व्यास में 10 माइक्रोन से थोड़ा अधिक और कुछ माइक्रोन जितना कम-बम के इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जा रहा है। सिंकर ईडीएम मशीन के लिए एक जटिल ज्यामिति वाले इलेक्ट्रोड बनाने के लिए जानकारी की आवश्यकता होती है। ग्रेफाइट और कॉपर दोनों इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में लोकप्रिय हैं। एक मेसोस्केल भाग के लिए एक जटिल सिंकर ईडीएम इलेक्ट्रोड बनाने के लिए एक दृष्टिकोण एलआईजीए प्रक्रिया का उपयोग करना है। कॉपर, इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में, एलआईजीए मोल्ड्स में चढ़ाया जा सकता है। तांबे के एलआईजीए इलेक्ट्रोड को स्टेनलेस स्टील या कोवर जैसी अलग सामग्री में एक हिस्से को मेसोमैन्युफैक्चरिंग के लिए सिंकर ईडीएम मशीन पर लगाया जा सकता है।

 

 

 

सभी कार्यों के लिए कोई एक मेसोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रिया पर्याप्त नहीं है। कुछ मेसोस्केल प्रक्रियाएं दूसरों की तुलना में अधिक व्यापक होती हैं, लेकिन प्रत्येक प्रक्रिया का अपना स्थान होता है। अधिकांश समय हमें यांत्रिक घटकों के प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए विभिन्न सामग्रियों की आवश्यकता होती है और पारंपरिक सामग्री जैसे स्टेनलेस स्टील के साथ सहज होते हैं क्योंकि इन सामग्रियों का एक लंबा इतिहास है और वर्षों से बहुत अच्छी तरह से विशेषता है। मेसोमैन्युफैक्चरिंग प्रक्रियाएं हमें पारंपरिक सामग्रियों का उपयोग करने की अनुमति देती हैं। घटिया मेसोस्केल मशीनिंग प्रौद्योगिकियां हमारे भौतिक आधार का विस्तार करती हैं। मेसोमैन्युफैक्चरिंग में कुछ सामग्री संयोजनों के साथ गैलिंग एक समस्या हो सकती है। प्रत्येक विशेष मेसोस्केल मशीनिंग प्रक्रिया विशिष्ट रूप से सतह खुरदरापन और आकारिकी को प्रभावित करती है। माइक्रो-मिलिंग और माइक्रो-टर्निंग से गड़गड़ाहट और कण उत्पन्न हो सकते हैं जो यांत्रिक समस्याओं का कारण बन सकते हैं। माइक्रो-ईडीएम एक रीकास्ट परत छोड़ सकता है जिसमें विशेष रूप से पहनने और घर्षण की विशेषताएं हो सकती हैं। मेसोस्केल भागों के बीच घर्षण प्रभाव में संपर्क के सीमित बिंदु हो सकते हैं और सतह संपर्क मॉडल द्वारा सटीक रूप से तैयार नहीं किए जाते हैं। कुछ मेसोस्केल मशीनिंग प्रौद्योगिकियां, जैसे कि माइक्रो-ईडीएम, काफी परिपक्व हैं, दूसरों के विपरीत, जैसे कि फेमटोसेकंड लेजर मेसो-मशीनिंग, जिन्हें अभी भी अतिरिक्त विकास की आवश्यकता है।