การผลิต Mesoscale / การผลิต Mesomanufacturing

ด้วยเทคนิคการผลิตแบบเดิม เราจึงผลิตโครงสร้างแบบ “มาโครสเกล” ที่ค่อนข้างใหญ่และมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า With MESOMANUFACTURING อย่างไรก็ตามเราผลิตส่วนประกอบสำหรับอุปกรณ์ขนาดเล็ก การผลิตด้วย Mesomanufacturing ยังเรียกว่า  MESOSCALE MANUFACTURING or_cc781905-5cde-3194-bb3b-136bad5cf58NING_MESO Mesomanufacturing ซ้อนทับกันทั้งมาโครและการผลิตขนาดเล็ก ตัวอย่างของการผลิต mesomanufacturing ได้แก่ เครื่องช่วยฟัง ขดลวด มอเตอร์ขนาดเล็กมาก

 

 

 

แนวทางแรกในการผลิต mesomanufacturing คือการลดขนาดกระบวนการผลิตระดับมหภาคลง ตัวอย่างเช่น เครื่องกลึงขนาดเล็กที่มีขนาดเพียงไม่กี่โหลและมอเตอร์ 1.5W ที่มีน้ำหนัก 100 กรัม เป็นตัวอย่างที่ดีของการผลิต mesomanufacturing ที่มีการลดขนาดลง วิธีที่สองคือการปรับขนาดกระบวนการผลิตขนาดเล็ก ตัวอย่างเช่น กระบวนการ LIGA สามารถเพิ่มสเกลและเข้าสู่ขอบเขตของการผลิต mesomanufacturing

 

 

 

กระบวนการผลิต mesomanufacturing ของเรากำลังเชื่อมช่องว่างระหว่างกระบวนการ MEMS ที่ใช้ซิลิกอนและการตัดเฉือนขนาดเล็กทั่วไป กระบวนการ Mesoscale สามารถประดิษฐ์ชิ้นส่วนสองและสามมิติที่มีคุณสมบัติขนาดไมครอนในวัสดุแบบดั้งเดิม เช่น สแตนเลส เซรามิก และแก้ว กระบวนการผลิต Mesomanufacturing ที่มีอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ การสปัตเตอร์ลำแสงไอออนโฟกัส (FIB) การกัดขนาดเล็ก การกลึงขนาดเล็ก การระเหยด้วยเลเซอร์ excimer การระเหยด้วยเลเซอร์ femto-second และการตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าขนาดเล็ก (EDM) กระบวนการ mesoscale เหล่านี้ใช้เทคโนโลยีการตัดเฉือนแบบหักลบ (เช่น การกำจัดวัสดุ) ในขณะที่กระบวนการ LIGA เป็นกระบวนการ mesoscale แบบเติมแต่ง กระบวนการผลิต Mesomanufacturing มีความสามารถและข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน ข้อมูลจำเพาะด้านประสิทธิภาพการตัดเฉือนที่น่าสนใจ ได้แก่ ขนาดคุณสมบัติขั้นต่ำ ความคลาดเคลื่อนของคุณสมบัติ ความแม่นยำของตำแหน่งคุณสมบัติ ผิวสำเร็จ และอัตราการขจัดวัสดุ (MRR) เรามีความสามารถในการผลิตส่วนประกอบทางกลไฟฟ้าแบบ mesomanufacturing ที่ต้องการชิ้นส่วนที่มีขนาดเท่ากัน ชิ้นส่วน mesoscale ที่ประดิษฐ์ขึ้นโดยกระบวนการผลิต mesomanufacturing แบบหักลบได้นั้นมีคุณสมบัติทางไตรโบโลยีเฉพาะตัว เนื่องจากวัสดุที่หลากหลายและสภาพพื้นผิวที่เกิดจากกระบวนการผลิต mesomanufacturing ที่แตกต่างกัน เทคโนโลยีการตัดเฉือน mesoscale แบบหักลบเหล่านี้ทำให้เรากังวลเรื่องความสะอาด การประกอบ และไตรโบโลยี ความสะอาดมีความสำคัญในการผลิตเมโสสเกล เนื่องจากสิ่งสกปรกและขนาดอนุภาคของเมโสสเกลที่สร้างขึ้นระหว่างกระบวนการตัดเฉือนเมโสสามารถเทียบได้กับคุณสมบัติของมาตราส่วนเมโสสเกล การกัดและกลึงสเกลมีสเกลสามารถสร้างเศษและครีบที่สามารถอุดรูได้ สัณฐานวิทยาของพื้นผิวและสภาพผิวสำเร็จแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับวิธีการผลิตเมโส ชิ้นส่วน Mesoscale นั้นจัดการและจัดตำแหน่งได้ยาก ซึ่งทำให้การประกอบเป็นความท้าทายที่คู่แข่งส่วนใหญ่ของเราไม่สามารถเอาชนะได้ อัตราผลตอบแทนในการผลิต mesomanufacturing นั้นสูงกว่าคู่แข่งของเรามาก ซึ่งทำให้เราได้เปรียบในการเสนอราคาที่ดีกว่า

 

 

 

กระบวนการตัดเฉือน MESOSCALE: เทคนิคการผลิต mesomanufacturing ที่สำคัญของเราคือ Focused Ion Beam (FIB), Micro-milling & Micro-turning, laser meso-machining, Micro-EDM (electro-discharge machining)

 

 

 

การผลิต Mesomanufacturing โดยใช้ Ion Beam (FIB), Micro-milling และ Micro-turning: FIB พ่นวัสดุจากชิ้นงานโดยการทิ้งระเบิดด้วยลำแสงแกลเลียมไอออน ชิ้นงานถูกติดตั้งเข้ากับชุดของสเตจที่มีความแม่นยำและวางไว้ในห้องสุญญากาศใต้แหล่งกำเนิดของแกลเลียม ขั้นตอนการแปลและการหมุนในห้องสุญญากาศทำให้ตำแหน่งต่างๆ บนชิ้นงานพร้อมใช้งานสำหรับลำแสงของแกลเลียมไอออนสำหรับการผลิต mesomanufacturing FIB สนามไฟฟ้าที่ปรับได้จะสแกนลำแสงเพื่อให้ครอบคลุมพื้นที่ฉายที่กำหนดไว้ล่วงหน้า ศักย์ไฟฟ้าแรงสูงทำให้แหล่งของแกลเลียมไอออนเร่งความเร็วและชนกับชิ้นงาน การชนกันจะดึงอะตอมออกจากชิ้นงาน ผลลัพธ์ของกระบวนการตัดเฉือนเมโซ FIB สามารถทำให้เกิดด้านใกล้แนวตั้งได้ FIB บางตัวที่เราสามารถใช้ได้มีเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงขนาดเล็กเพียง 5 นาโนเมตร ทำให้ FIB เป็นเครื่องที่มีขนาด mesoscale และแม้กระทั่งระดับไมโครสเกล เราติดตั้งเครื่องมือกัดขนาดเล็กบนเครื่องกัดความแม่นยำสูงกับช่องเครื่องในอะลูมิเนียม การใช้ FIB ทำให้เราสามารถประดิษฐ์เครื่องมือกลึงขนาดเล็กซึ่งสามารถใช้กับเครื่องกลึงเพื่อสร้างแท่งเกลียวละเอียดได้ กล่าวอีกนัยหนึ่ง FIB สามารถใช้ในการตัดเฉือนเครื่องมือแบบแข็ง นอกเหนือจากคุณสมบัติการตัดเฉือนเมโซโดยตรงบนชิ้นงานปลาย อัตราการขจัดวัสดุที่ช้าทำให้ FIB ใช้งานไม่ได้สำหรับการตัดเฉือนชิ้นงานขนาดใหญ่โดยตรง อย่างไรก็ตาม เครื่องมือแข็งสามารถขจัดวัสดุในอัตราที่น่าประทับใจ และมีความทนทานเพียงพอสำหรับการตัดเฉือนเป็นเวลาหลายชั่วโมง อย่างไรก็ตาม FIB นั้นใช้งานได้จริงสำหรับรูปร่างสามมิติที่ซับซ้อนของการตัดเฉือนเมโซโดยตรงซึ่งไม่ต้องการอัตราการขจัดวัสดุจำนวนมาก ความยาวของการรับแสงและมุมตกกระทบสามารถส่งผลอย่างมากต่อรูปทรงของลักษณะพิเศษของการตัดเฉือนโดยตรง

 

 

 

Laser Mesomanufacturing: เลเซอร์ Excimer ใช้สำหรับการผลิต mesomanufacturing เครื่องเลเซอร์ excimer ทำวัสดุโดยการเต้นด้วยพัลส์นาโนวินาทีของแสงอัลตราไวโอเลต ชิ้นงานถูกติดตั้งเข้ากับขั้นตอนการแปลที่แม่นยำ ตัวควบคุมจะประสานการเคลื่อนที่ของชิ้นงานที่สัมพันธ์กับลำแสงเลเซอร์ยูวีที่อยู่กับที่และประสานการยิงของพัลส์ เทคนิคการฉายภาพหน้ากากสามารถใช้เพื่อกำหนดรูปทรงของ Meso-machining ได้ หน้ากากถูกสอดเข้าไปในส่วนที่ขยายออกของลำแสงโดยที่ระดับแสงเลเซอร์ต่ำเกินกว่าจะกำจัดหน้ากากได้ รูปทรงของหน้ากากถูกขยายออกผ่านเลนส์และฉายลงบนชิ้นงาน วิธีนี้สามารถใช้สำหรับการตัดเฉือนหลายรู (อาร์เรย์) พร้อมกันได้ เลเซอร์ excimer และ YAG ของเราสามารถใช้กับเครื่องจักรโพลีเมอร์ เซรามิก แก้ว และโลหะที่มีขนาดคุณลักษณะเล็กเพียง 12 ไมครอน การต่อเชื่อมที่ดีระหว่างความยาวคลื่น UV (248 นาโนเมตร) กับชิ้นงานในการผลิตด้วยเลเซอร์ / การตัดเฉือนเมโสทำให้เกิดผนังช่องแนวตั้ง วิธีการแมชชีนนิ่งเมโสด้วยเลเซอร์ที่สะอาดกว่าคือการใช้เลเซอร์ Ti-sapphire femtosecond เศษที่ตรวจพบได้จากกระบวนการผลิต mesomanufacturing เป็นอนุภาคขนาดนาโน คุณสมบัติขนาดลึกหนึ่งไมครอนสามารถสร้างไมโครไฟเบอร์โดยใช้เลเซอร์เฟมโตวินาที กระบวนการระเหยด้วยเลเซอร์ femtosecond นั้นมีความพิเศษตรงที่มันจะทำลายพันธะอะตอมแทนวัสดุที่ระเหยด้วยความร้อน กระบวนการแมชชีนนิ่ง/ไมโครแมชชีนนิ่งด้วยเลเซอร์ femtosecond มีสถานที่พิเศษในการผลิต mesomanufacturing เพราะสะอาดกว่า มีความสามารถระดับไมครอน และไม่เฉพาะเจาะจงกับวัสดุ

 

 

 

การผลิต Mesomanufacturing โดยใช้ Micro-EDM (การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้า): การตัดเฉือนด้วยไฟฟ้าจะขจัดวัสดุผ่านกระบวนการกัดกร่อนด้วยประกายไฟ เครื่องไมโคร EDM ของเราสามารถผลิตคุณสมบัติที่มีขนาดเล็กถึง 25 ไมครอน สำหรับ sinker และ wire micro-EDM machine ข้อควรพิจารณาหลักสองประการในการกำหนดขนาดคุณลักษณะคือขนาดอิเล็กโทรดและช่องว่างส่วนเกิน อิเล็กโทรดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 10 ไมครอนและก้นบึ้งที่เกินกำลังใช้เพียงไม่กี่ไมครอน การสร้างอิเล็กโทรดที่มีรูปทรงที่ซับซ้อนสำหรับเครื่อง EDM sinker ต้องใช้ความรู้ความชำนาญ ทั้งกราไฟต์และทองแดงเป็นที่นิยมในฐานะวัสดุอิเล็กโทรด วิธีหนึ่งในการสร้างอิเล็กโทรด EDM ที่ทำให้จมที่ซับซ้อนสำหรับชิ้นส่วนมีสเกลคือการใช้กระบวนการ LIGA ทองแดงเป็นวัสดุอิเล็กโทรด สามารถชุบลงในแม่พิมพ์ LIGA ได้ จากนั้นจึงสามารถติดตั้งอิเล็กโทรด LIGA ที่เป็นทองแดงบนเครื่อง EDM ที่ทำให้จมเพื่อการผลิตชิ้นส่วนในวัสดุอื่น เช่น สแตนเลสหรือโควาร์

 

 

 

ไม่มีกระบวนการผลิต mesomanufacturing ใดที่เพียงพอสำหรับการดำเนินการทั้งหมด กระบวนการ mesoscale บางอย่างเข้าถึงได้กว้างกว่ากระบวนการอื่น แต่แต่ละกระบวนการมีเฉพาะเจาะจง ส่วนใหญ่แล้ว เราต้องการวัสดุที่หลากหลายเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของส่วนประกอบทางกล และใช้วัสดุแบบเดิมอย่างสแตนเลสได้สบาย เนื่องจากวัสดุเหล่านี้มีประวัติอันยาวนานและมีลักษณะเฉพาะที่ดีตลอดหลายปีที่ผ่านมา กระบวนการผลิต Mesomanufacturing ช่วยให้เราใช้วัสดุแบบดั้งเดิมได้ เทคโนโลยีการตัดเฉือน mesoscale แบบลบขยายฐานวัสดุของเรา Galling อาจเป็นปัญหากับการผสมผสานวัสดุบางอย่างในการผลิต mesomanufacturing กระบวนการตัดเฉือนเมโสสเกลแต่ละกระบวนการจะส่งผลต่อความขรุขระของพื้นผิวและสัณฐานวิทยาอย่างเฉพาะเจาะจง การกัดขนาดเล็กและการกลึงขนาดเล็กอาจสร้างครีบและอนุภาคที่อาจทำให้เกิดปัญหาทางกล Micro-EDM อาจทำให้ชั้นเคลือบใหม่สามารถมีลักษณะการสึกหรอและการเสียดสีโดยเฉพาะ ผลกระทบจากการเสียดสีระหว่างชิ้นส่วนมีโซสเกลอาจมีจุดสัมผัสที่จำกัด และไม่ได้จำลองอย่างถูกต้องตามแบบจำลองการสัมผัสกับพื้นผิว เทคโนโลยีการตัดเฉือน mesoscale บางอย่าง เช่น micro-EDM นั้นค่อนข้างสมบูรณ์ เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีอื่น เช่น การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์แบบ femtosecond ซึ่งยังคงต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติม