Mesoscale Manufacturing / Mesomanufacturing

Кадимки өндүрүш ыкмалары менен биз салыштырмалуу чоң жана көзгө көрүнгөн "макрошкала" структураларын чыгарабыз. With MESOMANUFACTURING бирок биз миниатюралык түзүлүштөр үчүн компоненттерди чыгарабыз. Mesomanufacturing ошондой эле деп аталат MESOSCALE MANUFACTURING or_cc781905-136bad5cf58d_or_cc781903INB-or_cc781900-136bad58d_MESOSCALE Mesomanufacturing макро жана микроөндүрүштүн бири-бирине дал келет. Мезоөндүрүштүн мисалдары - угуу аппараттары, стенттер, өтө кичинекей моторлор.

 

 

 

Мезоөндүрүштөгү биринчи ыкма макроөндүрүштүк процесстерди төмөндөтүү болуп саналат. Мисалы, бир нече ондогон миллиметрлик өлчөмдөрү бар кичинекей токардык станок жана 100 грамм салмактагы 1,5 Вт кыймылдаткычы кичирейтүү орун алган мезоөндүрүштүн жакшы мисалы болуп саналат. Экинчи ыкма микроөндүрүштүк процесстерди кеңейтүү болуп саналат. Мисал катары LIGA процесстерин кеңейтип, мезоөндүрүш чөйрөсүнө кире алат.

 

 

 

Биздин мезоөндүрүштүк процесстер кремнийге негизделген MEMS процесстери менен кадимки миниатюралык иштетүүнүн ортосундагы ажырымды жоюуда. Mesoscale процесстери дат баспас болоттон жасалган, керамика жана айнек сыяктуу салттуу материалдарда микрон өлчөмүндөгү өзгөчөлүктөргө ээ эки жана үч өлчөмдүү бөлүктөрдү жасай алат. Учурда бизге жеткиликтүү болгон мезоөндүрүш процесстерине фокусталган ион нурун (FIB) чачыратуу, микро фрезерлөө, микро айландыруу, эксимердик лазердик абляция, фемто-экинчи лазердик абляция жана микро электр разряды (EDM) иштетүү кирет. Бул мезошкала процесстер субтрактивдүү иштетүү технологияларын (б.а. материалды алып салуу) колдонот, ал эми LIGA процесси кошумча мезошкала процесси болуп саналат. Mesomanufacturing жараяндар ар кандай мүмкүнчүлүктөр жана аткаруу өзгөчөлүктөрү бар. Кызыкчылыкты туудурган иштетүүнүн эффективдүүлүгүнүн өзгөчөлүктөрү минималдуу өзгөчөлүк өлчөмүн, функциянын толеранттуулугун, өзгөчөлүктүн жайгашкан жеринин тактыгын, беттин жасалгасын жана материалды алып салуу ылдамдыгын (MRR) камтыйт. Бизде мезошкала тетиктерин талап кылган электро-механикалык компоненттерди мезоөндүрүү мүмкүнчүлүгү бар. Субтрактивдүү мезоөндүрүштүк процесстер аркылуу жасалган мезо масштабдуу бөлүктөрү ар түрдүү мезоөндүрүштүк процесстер менен өндүрүлгөн материалдардын ар түрдүүлүгүнө жана беттик шарттарга байланыштуу уникалдуу трибологиялык касиеттерге ээ. Бул subtractive mesoscale иштетүү технологиялары бизге тазалыкка, чогултууга жана трибологияга байланыштуу тынчсызданууларды алып келет. Тазалык мезоөндүрүштө өтө маанилүү, анткени мезо-иштетүү процессинде түзүлгөн мезошкаладагы кир жана сынык бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү мезошкала өзгөчөлүктөрү менен салыштырууга болот. Mesoscale фрезерлөө жана токуу тешиктерди бөгөттөй турган чиптерди жана буррларды жаратышы мүмкүн. Беттик морфологиясы жана беттик бүтүрүү шарттары mesomanufacturing ыкмасына жараша абдан айырмаланат. Mesoscale тетиктерин иштетүү жана тегиздөө кыйын, бул биздин көпчүлүк атаандаштарыбыз жеңе албаган кыйынчылыкты түзөт. Mesomanufacturing боюнча биздин кирешелүүлүк көрсөткүчтөрүбүз атаандаштарыбыздан алда канча жогору, бул бизге жакшыраак бааларды сунуштай алуу артыкчылыгын берет.

 

 

 

MESOSCALE ИШТӨӨ ПРОЦЕССТЕРИ: Биздин негизги мезоөндүрүштүк ыкмаларыбыз Фокусталган ион нуру (FIB), микро фрезерлөө, жана микро токуу, лазердик мезо-иштетүү, микро-EDM (электроразрядды иштетүү)

 

 

 

Фокусталган Ion Beam (FIB), Микро-фрезерлөө жана Микро-токарууну колдонуу менен мезоөндүрүш: FIB материалды Галлий ион нурунун бомбалоосу менен даярдайт. Даярдоочу бир катар так баскычтарга орнотулган жана Галлий булагынын астындагы вакуумдук камерага жайгаштырылат. Вакуумдук камерадагы которуу жана айлануу этаптары FIB мезоөндүрүш үчүн Галлий иондорунун нуру үчүн жумушчу бөлүгүндөгү ар кандай жерлерди түзөт. Түзүлүүчү электр талаасы нурду алдын ала аныкталган болжолдонгон аймакты жабуу үчүн сканерлейт. Жогорку чыңалуу потенциалы Галлий иондорунун булагынын тездешине жана жумушчу бөлүгү менен кагылышына алып келет. Кагылышуулар атомдорду жумуш бөлүгүнөн ажыратат. FIB мезо-иштетүү жараянынын натыйжасы жакын вертикалдуу жактарын түзүү болушу мүмкүн. Бизге жеткиликтүү болгон кээ бир FIBдердин нур диаметрлери 5 нанометрге чейин кичинекей, бул FIBди мезошкала жана ал тургай микрошкала жөндөмдүү машинага айландырат. Биз микро-фрезер аспаптарын алюминийден станок каналдарына жогорку тактыктагы фрезердик станокторго орнотобуз. FIBди колдонуу менен биз микро-буруучу шаймандарды жасай алабыз, аларды токарь станокто майда жиптүү таяктарды жасоо үчүн колдонсо болот. Башка сөз менен айтканда, FIB акыркы жумуш бөлүгүнө түздөн-түз мезо-иштетүү өзгөчөлүктөрүнөн тышкары катуу шаймандарды иштетүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Жай материалды алып салуу ылдамдыгы FIBди чоң функцияларды түздөн-түз иштетүү үчүн жараксыз кылып койду. Бирок катуу шаймандар материалды таасирдүү ылдамдыкта алып салышы мүмкүн жана бир нече саат иштетүү убактысына чыдамдуу. Ошого карабастан, FIB олуттуу материалды алып салуу ылдамдыгын талап кылбаган үч өлчөмдүү фигураларды түздөн-түз мезо-иштетүү үчүн практикалык. Экспозициянын узундугу жана түшүү бурчу түздөн-түз иштетилген элементтердин геометриясына чоң таасир этиши мүмкүн.

 

 

 

Laser Mesomanufacturing: Excimer лазерлери mesomanufacturing үчүн колдонулат. Эксимердик лазер материалды ультра кызгылт көк нурдун наносекунддук импульстары менен импульсациялоо менен иштетет. Жумуш бөлүгү так котормо баскычтарына орнотулган. Контроллер стационардык УК лазер нуруна карата жумушчу бөлүгүнүн кыймылын координациялайт жана импульстардын атылышын координациялайт. Мезо-иштетүү геометриясын аныктоо үчүн масканы проекциялоо ыкмасын колдонсо болот. Маска нурдун кеңейген бөлүгүнө киргизилет, ал жерде лазердин агымы масканы түшүрүү үчүн өтө төмөн. Масканын геометриясы линза аркылуу чоңойтулуп, жумуш бөлүгүнө проекцияланат. Бул ыкма бир эле учурда бир нече тешиктерди (массивдерди) иштетүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Биздин excimer жана YAG лазерлери полимерлерди, керамикаларды, айнектерди жана 12 микронго чейинки өлчөмдөгү металлдарды иштетүү үчүн колдонулушу мүмкүн. Ультрафиолет толкун узундугу (248 нм) менен лазердик мезоөндүрүштүк/мезо-иштетүүдөгү даярдалган тетиктин ортосундагы жакшы туташуу каналдын вертикалдуу дубалдарына алып келет. Таза лазердик мезо-иштетүү ыкмасы Ti-сапфир фемтосекунддук лазерди колдонуу болуп саналат. Мындай мезоөндүрүштүк процесстерден табылган калдыктар нано-өлчөмдүү бөлүкчөлөр болуп саналат. Терең бир микрон өлчөмүндөгү функцияларды фемтосекунддук лазердин жардамы менен микрофабрикалоого болот. Фемтосекунддук лазердик абляция процесси уникалдуу болуп саналат, анткени ал термикалык абляциялоочу материалдын ордуна атомдук байланыштарды үзөт. Фемтосекунддук лазердик мезо-иштетүү / микромашининг процесси мезоөндүрүүдө өзгөчө орунду ээлейт, анткени ал тазараак, микронго жөндөмдүү жана материалдык эмес.

 

 

 

Micro-EDM (электро-разрядды иштетүү): Электр разрядды иштетүү материалды учкун эрозия процесси аркылуу жок кылат. Биздин микро-EDM машиналар 25 микрон сыяктуу кичинекей функцияларды чыгара алат. Чөгүп кетүүчү жана зым микро-EDM машинасы үчүн өзгөчөлүктүн өлчөмүн аныктоодо эки негизги нерсе - бул электроддун өлчөмү жана ашыкча боштук. Диаметри 10 микрондон ашпаган электроддор жана бир нече микрондон ашкан электроддор колдонулат. Чөгүп кетүүчү EDM машинасы үчүн татаал геометрияга ээ электродду түзүү ноу-хауды талап кылат. Графит да, жез да электрод материалдары катары популярдуу. Мезоскалдагы бөлүгү үчүн татаал синкер EDM электродду жасоонун бир ыкмасы LIGA процессин колдонуу болуп саналат. Жез, электрод материалы катары, LIGA калыптарга салынышы мүмкүн. Андан кийин жез LIGA электродду дат баспас болоттон же ковар сыяктуу башка материалдан бир бөлүгүн мезоөндүрүү үчүн синкер EDM машинасына орнотсо болот.

 

 

 

Бардык операциялар үчүн эч бир мезоөндүрүштүк процесс жетиштүү эмес. Кээ бир мезошкалдуу процесстер башкаларга караганда кененирээк, бирок ар бир процесстин өз орду бар. Көпчүлүк учурда биз механикалык компоненттердин иштешин оптималдаштыруу үчүн ар кандай материалдарды талап кылабыз жана дат баспас болоттон жасалган салттуу материалдар менен ыңгайлуу, анткени бул материалдар узак тарыхка ээ жана жылдар бою абдан жакшы мүнөздөлгөн. Mesomanufacturing жараяндар бизге салттуу материалдарды колдонууга мүмкүндүк берет. Subtractive mesoscale иштетүү технологиялары биздин материалдык базаны кеңейтет. Galling mesomanufacturing кээ бир материалдык айкалыштары менен бир маселе болушу мүмкүн. Ар бир конкреттүү mesoscale иштетүү процесси уникалдуу түрдө бетинин тегиздигине жана морфологиясына таасир этет. Микро-фрезерлөө жана микро-токаруу механикалык көйгөйлөргө алып келиши мүмкүн болгон бурчтарды жана бөлүкчөлөрдү пайда кылышы мүмкүн. Микро-EDM өзгөчө эскирүү жана сүрүлүү өзгөчөлүктөргө ээ боло турган кайра катмарды калтырышы мүмкүн. Mesoscale бөлүктөрүнүн ортосундагы сүрүлүү таасирлери чектелген байланыш чекиттерине ээ болушу мүмкүн жана беттик контакт моделдери менен так моделдештирилбейт. Кээ бир mesoscale иштетүү технологиялары, мисалы, микро-EDM, дагы эле кошумча иштеп чыгууну талап кылат, мисалы, femtosecond лазер мезо-иштетүү сыяктуу, башкаларга салыштырмалуу, кыйла жетилген.