Mesoscale Manufacturing / Mesomanufacturing

Уламжлалт үйлдвэрлэлийн техникээр бид харьцангуй том хэмжээтэй, нүцгэн нүдэнд харагдахуйц "макро масштабтай" бүтцийг үйлдвэрлэдэг. with MESOMANUFACTURING гэхдээ бид бяцхан төхөөрөмжүүдэд зориулсан эд анги үйлдвэрлэдэг. Мезоүйлдвэрлэлийг мөн MESOSCALE MANUFACTURING or_cc781905-5cde-3194-bb3b-136bad5cf58d гэж нэрлэдэг. Mesomanufacturing нь макро болон микро үйлдвэрлэлтэй давхцдаг. Мезоүйлдвэрлэлийн жишээ бол сонсголын аппарат, стент, маш жижиг мотор юм.

 

 

 

Мезоүйлдвэрлэлийн эхний арга бол макро үйлдвэрлэлийн үйл явцыг багасгах явдал юм. Жишээлбэл, хэдэн арван миллиметр хэмжээтэй жижиг токарь, 100 грамм жинтэй 1.5 Вт-ын мотор нь жижиг үйлдвэрлэлийн сайн жишээ юм. Хоёрдахь арга бол бичил үйлдвэрлэлийн үйл явцыг өргөжүүлэх явдал юм. Жишээлбэл, LIGA процессыг сайжруулж, мезоүйлдвэрлэлийн салбарт оруулж болно.

 

 

 

Манай мезоүйлдвэрлэлийн процессууд нь цахиурт суурилсан MEMS процессууд болон ердийн бяцхан боловсруулалтын хоорондох ялгааг нөхөж байна. Мезо масштабын процесс нь зэвэрдэггүй ган, керамик, шил зэрэг уламжлалт материалд микрон хэмжээтэй хоёр болон гурван хэмжээст хэсгүүдийг үйлдвэрлэх боломжтой. Одоогоор бидний ашиглах боломжтой мезоүйлдвэрлэлийн процессуудад төвлөрсөн ион туяа (FIB) цацах, микро тээрэмдэх, микро эргэлт, эксимер лазер абляци, фемто секундын лазер абляци, микро цахилгаан ялгадас (EDM) боловсруулах зэрэг орно. Эдгээр мезо масштабын процессууд нь хасах боловсруулалтын технологийг (өөрөөр хэлбэл материал зайлуулах) ашигладаг бол LIGA процесс нь нэмэлт мезо масштабын процесс юм. Мезоүйлдвэрлэлийн процессууд нь өөр өөр чадвар, гүйцэтгэлийн үзүүлэлттэй байдаг. Боловсруулалтын гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүд нь хамгийн бага шинж чанар, онцлог шинж чанар, байршлын нарийвчлал, гадаргуугийн өнгөлгөө, материалыг зайлуулах хурд (MRR) зэрэг сонирхолтой байдаг. Бид мезо масштабын эд анги шаарддаг цахилгаан механик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг үйлдвэрлэх чадвартай. Хасах мезоүйлдвэрлэлийн процессоор үйлдвэрлэсэн мезо масштабын хэсгүүд нь төрөл бүрийн материал, гадаргуугийн нөхцөл байдлаас шалтгаалан өвөрмөц трибологийн шинж чанартай байдаг. Эдгээр хасах хэмжигдэхүүнийг боловсруулах технологи нь цэвэр байдал, угсралт, трибологитой холбоотой асуудлуудыг бидэнд авчирдаг. Мезомашинжуулалтын явцад үүссэн шороон хэмжээ, хог хаягдлын тоосонцрын хэмжээ нь мезо масштабын онцлогтой харьцуулж болох тул цэвэр байдал нь мезоүйлдвэрлэлд амин чухал юм. Мезо масштабаар тээрэмдэх, эргүүлэх нь нүхийг хааж болох чипс, хагархай үүсгэдэг. Гадаргуугийн морфологи ба гадаргуугийн өнгөлгөөний нөхцөл нь мезоүйлдвэрлэлийн аргаас хамааран ихээхэн ялгаатай байдаг. Mesoscale эд ангиудыг зохицуулах, тохируулахад хэцүү байдаг нь угсралтыг манай өрсөлдөгчдийн ихэнх нь даван туулж чаддаггүй сорилт болгодог. Манай мезоүйлдвэрлэлийн өгөөжийн түвшин өрсөлдөгчдөөсөө хамаагүй өндөр байгаа нь илүү сайн үнийг санал болгох давуу талтай юм.

 

 

 

MESOSCALE БОЛОВСРУУЛАХ ПРОЦЕСС: Манай гол мезоүйлдвэрлэлийн техникүүд нь төвлөрсөн ион туяа (FIB), бичил тээрэмдэх, бичил эргэлт, лазерын мезо боловсруулах, микро-EDM (цахилгаан ялгадас боловсруулах) юм.

 

 

 

Төвлөрсөн ион туяа (FIB), бичил тээрэмдэх, бичил эргэлтийг ашиглан мезоүйлдвэрлэх: FIB нь галлийн ионы цацрагийн бөмбөгдөлтөөр ажлын хэсгээс материалыг цацдаг. Ажлын хэсгийг нарийн шат дамжлагад суурилуулсан бөгөөд галлийн эх үүсвэрийн доор вакуум камерт байрлуулна. Вакуум камер дахь орчуулга, эргэлтийн үе шатууд нь ажлын хэсэг дээр янз бүрийн байрлалыг FIB мезоүйлдвэрлэлийн зориулалттай Галлийн ионуудын цацрагт ашиглах боломжтой болгодог. Тохируулах боломжтой цахилгаан орон нь туяаг сканнердаж, урьдчилан тодорхойлсон төлөвлөсөн талбайг хамардаг. Өндөр хүчдэлийн потенциал нь галлийн ионуудын эх үүсвэрийг хурдасгаж, ажлын хэсэгтэй мөргөлдөхөд хүргэдэг. Мөргөлдөөн нь ажлын хэсгээс атомуудыг зайлуулдаг. FIB meso-machining үйл явцын үр дүн нь ойролцоо босоо талыг бий болгох явдал байж болно. Бидний ашиглах боломжтой зарим FIB-ийн цацрагийн диаметр нь 5 нанометрээс бага байдаг тул FIB нь мезо масштабтай, тэр ч байтугай микро масштабын чадвартай машин болгодог. Бид микро тээрэмдэх багажуудыг өндөр нарийвчлалтай тээрэмдэх машин дээр хөнгөн цагаанаар хийсэн машины сувагт суурилуулдаг. FIB ашиглан бид бичил эргэлтийн багажийг үйлдвэрлэж, дараа нь нарийн урсгалтай саваа үйлдвэрлэхийн тулд токарь дээр ашиглаж болно. Өөрөөр хэлбэл, FIB-ийг эцсийн ажлын хэсэг дээр шууд мезо-боловсруулах функцээс гадна хатуу багаж хэрэгслийг боловсруулахад ашиглаж болно. Материалыг зайлуулах хурд бага байгаа нь FIB-ийг том объектуудыг шууд боловсруулахад боломжгүй болгосон. Гэсэн хэдий ч хатуу багаж нь материалыг гайхалтай хурдаар арилгаж чаддаг бөгөөд хэдэн цаг боловсруулахад хангалттай бат бөх байдаг. Гэсэн хэдий ч FIB нь их хэмжээний материал зайлуулах хурд шаарддаггүй гурван хэмжээст хэлбэрийг шууд мезо боловсруулахад тохиромжтой. Өргөлтийн урт ба тусгалын өнцөг нь шууд боловсруулсан объектуудын геометрт ихээхэн нөлөөлдөг.

 

 

 

Laser Mesomanufacturing: Excimer лазерыг мезо үйлдвэрлэлд ашигладаг. Эксимер лазер нь хэт ягаан туяаны нано секундын импульсийн тусламжтайгаар материалыг боловсруулдаг. Ажлын хэсгийг нарийн орчуулгын үе шатанд суурилуулсан. Хянагч нь хөдөлгөөнгүй хэт ягаан туяаны лазер туяатай харьцуулахад ажлын хэсгийн хөдөлгөөнийг зохицуулж, импульсийн цохилтыг зохицуулдаг. Маск проекцын техникийг мезо боловсруулах геометрийг тодорхойлоход ашиглаж болно. Маскийг лазерын туяа нь маскыг арилгахад хэтэрхий бага байгаа цацрагийн өргөтгөсөн хэсэгт оруулдаг. Маскийн геометрийг линзээр томруулж, ажлын хэсэг дээр тусгана. Энэ аргыг нэгэн зэрэг олон цооног (массив) боловсруулахад ашиглаж болно. Манай эксимер болон YAG лазерууд нь 12 микрон хүртэлх хэмжээтэй полимер, керамик, шил, металлыг боловсруулахад ашиглаж болно. Хэт ягаан туяаны долгионы урт (248 нм) ба бэлдэцийг лазерын мезоүйлдвэрлэл / мезо-машинжуулалтын хооронд сайн холбосноор босоо сувгийн хана үүсдэг. Илүү цэвэрхэн лазерын мезо-машинжуулалтын арга бол Ti-sapphire femtosecond лазерыг ашиглах явдал юм. Ийм мезоүйлдвэрлэлийн явцад илэрсэн хог хаягдал нь нано хэмжээтэй хэсгүүд юм. Гүн нэг микрон хэмжээтэй шинж чанаруудыг фемтосекунд лазер ашиглан бичил үйлдвэрлэж болно. Фемтосекунд лазераар арилгах үйл явц нь дулаанаар арилгадаг материалын оронд атомын холбоог тасалдаг гэдгээрээ онцлог юм. Фемтосекундын лазерын мезо-машинжуулалт / бичил боловсруулах процесс нь илүү цэвэр, микрон чадвартай, материаллаг бус учраас мезомануфактурт онцгой байр суурь эзэлдэг.

 

 

 

Micro-EDM (цахилгаан ялгадас боловсруулах) ашиглан мезоманufacturing: Цахилгаан цэнэггүйдэл боловсруулах нь оч элэгдлийн процессоор материалыг зайлуулдаг. Манай микро-EDM машинууд нь 25 микрон хүртэл жижиг функцуудыг үйлдвэрлэх боломжтой. Синкер болон утсан микро-EDM машины хувьд онцлог шинж чанарыг тодорхойлох хоёр чухал хүчин зүйл бол электродын хэмжээ ба хонгилын завсар юм. 10 микроноос бага диаметртэй, хэдхэн микроноос дээш хэмжээтэй электродуудыг ашиглаж байна. Синкер EDM машинд зориулсан нарийн төвөгтэй геометрийн электродыг бий болгох нь ноу-хау шаарддаг. Бал чулуу, зэс хоёулаа электродын материалын хувьд алдартай. Мезо масштабын хэсэгт зориулсан нарийн төвөгтэй шингээгч EDM электродыг үйлдвэрлэх нэг арга бол LIGA процессыг ашиглах явдал юм. Зэсийг электродын материал болгон LIGA хэвэнд хийж болно. Зэсийн LIGA электродыг дараа нь зэвэрдэггүй ган эсвэл ковар гэх мэт өөр материалаар эд анги үйлдвэрлэхэд зориулж угаалтуур EDM машин дээр суурилуулж болно.

 

 

 

Бүх үйл ажиллагаанд нэг мезоүйлдвэрлэлийн процесс хангалтгүй. Зарим мезо масштабын процессууд нь бусдаас илүү өргөн хүрээтэй байдаг ч процесс бүр өөрийн гэсэн байр суурьтай байдаг. Ихэнх тохиолдолд бид механик эд ангиудын гүйцэтгэлийг оновчтой болгохын тулд төрөл бүрийн материал шаарддаг бөгөөд зэвэрдэггүй ган гэх мэт уламжлалт материалд эвтэйхэн байдаг, учир нь эдгээр материалууд нь олон жилийн түүхтэй бөгөөд олон жилийн туршид маш сайн шинж чанартай байдаг. Мезоүйлдвэрлэлийн процесс нь уламжлалт материалыг ашиглах боломжийг бидэнд олгодог. Субтрактив мезо масштабын боловсруулалтын технологи нь бидний материаллаг баазыг өргөжүүлдэг. Галлинг нь мезоүйлдвэрлэлийн зарим материалын хослолтой холбоотой байж болох юм. Мезо масштабын боловсруулалтын тодорхой процесс бүр нь гадаргуугийн барзгар байдал, морфологид өвөрмөц байдлаар нөлөөлдөг. Бичил тээрэмдэх болон бичил эргэлт хийх нь механик асуудал үүсгэж болох хагархай, тоосонцор үүсгэж болзошгүй. Микро-EDM нь тодорхой элэгдэл, үрэлтийн шинж чанартай байж болох дахин цутгасан давхарга үлдээж болно. Мезо масштабын хэсгүүдийн хоорондох үрэлтийн нөлөө нь хязгаарлагдмал контакттай байж болох ба гадаргуугийн контакт загвараар нарийн загварчлагдаагүй болно. Микро-EDM зэрэг зарим мезо масштабын боловсруулалтын технологиуд нь фемтосекунд лазер мезо-машинжуулалт гэх мэт бусад технологиос ялгаатай нь нэлээд боловсорч гүйцсэн хэвээр байгаа тул нэмэлт боловсруулалт шаарддаг.