मेसोस्केल मॅन्युफॅक्चरिंग / मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग

पारंपारिक उत्पादन तंत्राने आम्ही "मॅक्रोस्केल" रचना तयार करतो ज्या तुलनेने मोठ्या आणि उघड्या डोळ्यांना दिसतात. सोबत MESOMANUFACTURING तरीही आम्ही सूक्ष्म उपकरणांसाठी घटक तयार करतो. मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगला MESOSCALE MANUFACTURING or-bb3b-136bad5cf58d_or-cc3b-136MA515d_58_cf58d_orb-136b-136bad5cf58d_cf58d_cb3136MA58_58. मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग मॅक्रो आणि मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग दोन्ही ओव्हरलॅप करते. मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगची उदाहरणे म्हणजे श्रवण सहाय्यक, स्टेंट, खूप लहान मोटर्स.

 

 

 

मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगमधील पहिला दृष्टीकोन म्हणजे मॅक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया कमी करणे. उदाहरणार्थ काही डझन मिलीमीटरमध्ये परिमाण असलेली एक लहान लेथ आणि 1.5W ची 100 ग्रॅम वजनाची मोटर हे मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगचे उत्तम उदाहरण आहे जेथे डाउनस्केलिंग झाले आहे. दुसरा दृष्टीकोन म्हणजे मायक्रोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया वाढवणे. उदाहरण म्हणून LIGA प्रक्रिया वाढवल्या जाऊ शकतात आणि मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगच्या क्षेत्रात प्रवेश करू शकतात.

 

 

 

आमच्या मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया सिलिकॉन-आधारित MEMS प्रक्रिया आणि पारंपारिक सूक्ष्म मशीनिंगमधील अंतर भरून काढत आहेत. मेसोस्केल प्रक्रिया स्टेनलेस स्टील्स, सिरॅमिक्स आणि काच यांसारख्या पारंपारिक सामग्रीमध्ये मायक्रॉन आकाराची वैशिष्ट्ये असलेले दोन आणि त्रिमितीय भाग तयार करू शकतात. सध्या आमच्याकडे उपलब्ध असलेल्या मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेमध्ये फोकस्ड आयन बीम (FIB) स्पटरिंग, मायक्रो-मिलिंग, मायक्रो-टर्निंग, एक्सायमर लेझर अॅब्लेशन, फेमटो-सेकंड लेझर अॅब्लेशन आणि मायक्रो इलेक्ट्रो-डिस्चार्ज (EDM) मशीनिंग यांचा समावेश आहे. या मेसोस्केल प्रक्रियांमध्ये वजाबाकी मशीनिंग तंत्रज्ञानाचा वापर केला जातो (म्हणजे, सामग्री काढून टाकणे), तर LIGA प्रक्रिया ही एक अॅडिटीव्ह मेसोस्केल प्रक्रिया आहे. मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियांमध्ये भिन्न क्षमता आणि कार्यप्रदर्शन वैशिष्ट्ये आहेत. स्वारस्य असलेल्या मशीनिंग कार्यप्रदर्शन वैशिष्ट्यांमध्ये किमान वैशिष्ट्य आकार, वैशिष्ट्य सहिष्णुता, वैशिष्ट्य स्थान अचूकता, पृष्ठभाग समाप्त आणि सामग्री काढण्याचा दर (MRR) समाविष्ट आहे. आमच्याकडे मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग इलेक्ट्रो-मेकॅनिकल घटकांची क्षमता आहे ज्यांना मेसोस्केल भाग आवश्यक आहेत. वजाबाकी मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेद्वारे तयार केलेल्या मेसोस्केल भागांमध्ये विविध प्रकारच्या सामग्रीमुळे आणि वेगवेगळ्या मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेद्वारे तयार केलेल्या पृष्ठभागाच्या परिस्थितीमुळे अद्वितीय आदिवासी गुणधर्म असतात. या वजाबाकी मेसोस्केल मशीनिंग तंत्रज्ञानामुळे आम्हाला स्वच्छता, असेंब्ली आणि ट्रायबोलॉजी संबंधित समस्या येतात. मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये स्वच्छता महत्वाची आहे कारण मेसो-मशीनिंग प्रक्रियेदरम्यान मेसोस्केल घाण आणि मोडतोड कणांचा आकार मेसोस्केल वैशिष्ट्यांशी तुलना करता येतो. मेसोस्केल मिलिंग आणि टर्निंगमुळे चिप्स आणि बरर्स तयार होऊ शकतात जे छिद्र रोखू शकतात. मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग पद्धतीवर अवलंबून पृष्ठभाग आकारविज्ञान आणि पृष्ठभागाच्या समाप्तीची परिस्थिती मोठ्या प्रमाणात बदलते. मेसोस्केल भाग हाताळणे आणि संरेखित करणे कठीण आहे ज्यामुळे असेंबली एक आव्हान बनते ज्यावर आमचे बहुतेक प्रतिस्पर्धी मात करू शकत नाहीत. मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगमधील आमचे उत्पन्न दर आमच्या प्रतिस्पर्ध्यांपेक्षा खूप जास्त आहेत ज्यामुळे आम्हाला अधिक चांगल्या किंमती देऊ करण्याचा फायदा मिळतो.

 

 

 

मेसोस्केल मशीनिंग प्रक्रिया: आमची प्रमुख मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग तंत्रे फोकस्ड आयन बीम (एफआयबी), मायक्रो-मिलिंग आणि मायक्रो-टर्निंग, लेझर मेसो-मशीनिंग, मायक्रो-ईडीएम (इलेक्ट्रो-डिस्चार्ज मशीनिंग) आहेत.

 

 

 

फोकस केलेले आयन बीम (एफआयबी), मायक्रो-मिलिंग आणि मायक्रो-टर्निंग वापरून मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग: एफआयबी गॅलियम आयन बीम बॉम्बर्डमेंटद्वारे वर्कपीसमधून सामग्री काढते. वर्कपीस अचूक टप्प्यांच्या एका संचामध्ये आरोहित केली जाते आणि गॅलियमच्या स्त्रोताच्या खाली व्हॅक्यूम चेंबरमध्ये ठेवली जाते. व्हॅक्यूम चेंबरमधील भाषांतर आणि रोटेशन टप्पे FIB मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगसाठी गॅलियम आयनच्या बीमसाठी वर्क पीसवर विविध स्थाने उपलब्ध करून देतात. ट्यून करण्यायोग्य विद्युत क्षेत्र पूर्व-परिभाषित प्रक्षेपित क्षेत्र कव्हर करण्यासाठी बीम स्कॅन करते. उच्च व्होल्टेज संभाव्यतेमुळे गॅलियम आयनचा स्त्रोत वेग वाढतो आणि कामाच्या तुकड्यावर आदळतो. टक्कर कामाच्या तुकड्यातून अणू काढून टाकतात. FIB मेसो-मशीनिंग प्रक्रियेचा परिणाम जवळच्या उभ्या पैलूंची निर्मिती असू शकतो. आमच्याकडे उपलब्ध असलेल्या काही FIB चा बीमचा व्यास 5 नॅनोमीटर इतका लहान असतो, ज्यामुळे FIB एक मेसोस्केल आणि अगदी मायक्रोस्केल सक्षम मशीन बनते. आम्ही मायक्रो-मिलिंग टूल्स उच्च अचूक मिलिंग मशीनवर अॅल्युमिनियममधील मशीन चॅनेलवर माउंट करतो. FIB वापरून आम्ही सूक्ष्म वळणाची साधने बनवू शकतो जी नंतर बारीक थ्रेडेड रॉड तयार करण्यासाठी लेथवर वापरली जाऊ शकतात. दुस-या शब्दात, FIB चा वापर मशीन हार्ड टूलिंगसाठी केला जाऊ शकतो शिवाय शेवटच्या कामाच्या भागावर थेट मेसो-मशीनिंग वैशिष्ट्ये. मटेरिअल रिमूव्हल रेटने FIB ला मोठ्या वैशिष्ट्यांचे थेट मशीनिंग करण्यासाठी अव्यवहार्य बनवले आहे. हार्ड टूल्स, तथापि, प्रभावी दराने सामग्री काढू शकतात आणि मशीनिंग वेळेच्या कित्येक तासांसाठी पुरेसे टिकाऊ असतात. तरीसुद्धा, FIB थेट मेसो-मशीनिंग जटिल त्रिमितीय आकारांसाठी व्यावहारिक आहे ज्यांना महत्त्वपूर्ण सामग्री काढण्याची दर आवश्यक नसते. एक्सपोजरची लांबी आणि घटनांचा कोन थेट मशीन केलेल्या वैशिष्ट्यांच्या भूमितीवर मोठ्या प्रमाणात परिणाम करू शकतो.

 

 

 

लेझर मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग: मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगसाठी एक्सायमर लेसरचा वापर केला जातो. अतिनील प्रकाशाच्या नॅनोसेकंद डाळीसह एक्सायमर लेसर मशिन मटेरियल स्पंदित करते. कामाचा तुकडा अचूक अनुवादाच्या टप्प्यांवर आरोहित आहे. एक नियंत्रक स्थिर यूव्ही लेसर बीमच्या सापेक्ष वर्क पीसच्या हालचालीचे समन्वय करतो आणि डाळींच्या फायरिंगचे समन्वय करतो. मेसो-मशीनिंग भूमिती परिभाषित करण्यासाठी मुखवटा प्रोजेक्शन तंत्र वापरले जाऊ शकते. मास्क बीमच्या विस्तारित भागामध्ये घातला जातो जेथे मास्क कमी करण्यासाठी लेसर प्रवाह खूपच कमी असतो. मास्क भूमिती लेन्सद्वारे डी-मॅग्निफाइड केली जाते आणि वर्क पीसवर प्रक्षेपित केली जाते. हा दृष्टिकोन एकाच वेळी अनेक छिद्रे (अॅरे) मशीनिंगसाठी वापरला जाऊ शकतो. आमची एक्सायमर आणि YAG लेझर पॉलिमर, सिरॅमिक्स, काच आणि 12 मायक्रॉन इतके लहान फीचर आकार असलेल्या धातूंसाठी वापरले जाऊ शकतात. UV तरंगलांबी (248 nm) आणि लेसर मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग / मेसो-मशीनिंगमधील वर्कपीस यांच्यातील चांगले जोडणी उभ्या वाहिनीच्या भिंतींवर परिणाम करते. क्लिनर लेझर मेसो-मशीनिंग दृष्टीकोन म्हणजे टी-सॅफायर फेमटोसेकंड लेसर वापरणे. अशा मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेतील शोधण्यायोग्य मोडतोड हे नॅनो-आकाराचे कण आहेत. फेमटोसेकंद लेसर वापरून खोल एक मायक्रॉन-आकाराची वैशिष्ट्ये मायक्रोफॅब्रिकेटेड केली जाऊ शकतात. फेमटोसेकंद लेसर पृथक्करण प्रक्रिया अद्वितीय आहे कारण ती थर्मली ऍब्लेटिंग सामग्रीऐवजी अणू बंध तोडते. फेमटोसेकंड लेसर मेसो-मशीनिंग/मायक्रोमशिनिंग प्रक्रियेला मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये विशेष स्थान आहे कारण ती स्वच्छ, मायक्रॉन सक्षम आहे आणि ती विशिष्ट सामग्री नाही.

 

 

 

मायक्रो-EDM (इलेक्ट्रो-डिस्चार्ज मशीनिंग) वापरून मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग: इलेक्ट्रो-डिस्चार्ज मशीनिंग स्पार्क इरोशन प्रक्रियेद्वारे सामग्री काढून टाकते. आमची मायक्रो-ईडीएम मशीन २५ मायक्रॉन इतकी लहान वैशिष्ट्ये तयार करू शकतात. सिंकर आणि वायर मायक्रो-ईडीएम मशीनसाठी, वैशिष्ट्याचा आकार निश्चित करण्यासाठी दोन प्रमुख बाबी म्हणजे इलेक्ट्रोड आकार आणि ओव्हर-बम गॅप. 10 मायक्रॉनपेक्षा थोडेसे व्यासाचे इलेक्ट्रोड्स आणि काही मायक्रॉनपेक्षा कमी ओव्हर-बम वापरले जात आहेत. सिंकर EDM मशीनसाठी जटिल भूमिती असलेले इलेक्ट्रोड तयार करण्यासाठी माहिती असणे आवश्यक आहे. ग्रेफाइट आणि तांबे दोन्ही इलेक्ट्रोड साहित्य म्हणून लोकप्रिय आहेत. मेसोस्केल भागासाठी क्लिष्ट सिंकर EDM इलेक्ट्रोड तयार करण्याचा एक दृष्टीकोन म्हणजे LIGA प्रक्रिया वापरणे. तांबे, इलेक्ट्रोड सामग्री म्हणून, LIGA molds मध्ये प्लेट केले जाऊ शकते. कॉपर LIGA इलेक्ट्रोड नंतर सिंकर EDM मशीनवर स्टेनलेस स्टील किंवा कोवर सारख्या वेगळ्या सामग्रीमध्ये मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगसाठी माउंट केले जाऊ शकते.

 

 

 

कोणतीही एक मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया सर्व ऑपरेशन्ससाठी पुरेशी नाही. काही मेसोस्केल प्रक्रिया इतरांपेक्षा अधिक विस्तृत आहेत, परंतु प्रत्येक प्रक्रियेची विशिष्टता असते. यांत्रिक घटकांचे कार्यप्रदर्शन ऑप्टिमाइझ करण्यासाठी आम्हाला बर्‍याच वेळा विविध सामग्रीची आवश्यकता असते आणि स्टेनलेस स्टील सारख्या पारंपारिक सामग्रीसह आरामदायक असतात कारण या सामग्रीचा दीर्घ इतिहास आहे आणि वर्षानुवर्षे खूप चांगले वैशिष्ट्यीकृत आहे. मेसोमॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया आम्हाला पारंपारिक साहित्य वापरण्याची परवानगी देतात. वजाबाकी मेसोस्केल मशीनिंग तंत्रज्ञान आमचा भौतिक आधार विस्तृत करतात. मेसोमॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये काही सामग्री संयोजनांसह गॅलिंग ही समस्या असू शकते. प्रत्येक विशिष्ट मेसोस्केल मशीनिंग प्रक्रिया पृष्ठभागाच्या खडबडीतपणा आणि आकारविज्ञानावर अनन्यपणे प्रभावित करते. मायक्रो-मिलिंग आणि मायक्रो-टर्निंगमुळे burrs आणि कण तयार होऊ शकतात ज्यामुळे यांत्रिक समस्या उद्भवू शकतात. मायक्रो-EDM रीकास्ट लेयर सोडू शकते ज्यामध्ये विशिष्ट पोशाख आणि घर्षण वैशिष्ट्ये असू शकतात. मेसोस्केल भागांमधील घर्षण प्रभावांमध्ये संपर्काचे मर्यादित बिंदू असू शकतात आणि पृष्ठभाग संपर्क मॉडेलद्वारे अचूकपणे मॉडेल केलेले नाहीत. काही मेसोस्केल मशीनिंग तंत्रज्ञान, जसे की मायक्रो-ईडीएम, इतरांच्या विरूद्ध, बऱ्यापैकी परिपक्व आहेत, जसे की फेमटोसेकंड लेसर मेसो-मशीनिंग, ज्यांना अद्याप अतिरिक्त विकास आवश्यक आहे.