Orta Ölçekli İmalat / Mezo imalat

Geleneksel üretim teknikleri ile nispeten büyük ve çıplak gözle görülebilen “makro ölçekli” yapılar üretiyoruz.  MESOMANUFACTURING bununla birlikte minyatür cihazlar için bileşenler üretiyoruz. Mesomafabrika ayrıca MESOSCALE MANUFACTURING or MESO- olarak da anılır. Mezo-imalat, hem makro hem de mikro-imalat ile örtüşmektedir. Mezo-imalat örnekleri, işitme cihazları, stentler, çok küçük motorlardır.

 

 

 

Mezo imalatta ilk yaklaşım, makro imalat süreçlerini küçültmektir. Örneğin, boyutları birkaç düzine milimetre olan küçük bir torna tezgahı ve 100 gram ağırlığında 1,5 W'lık bir motor, ölçek küçültmenin gerçekleştiği yerlerde mezo-imalat için iyi bir örnektir. İkinci yaklaşım, mikro üretim süreçlerini ölçeklendirmektir. Örnek olarak, LIGA süreçleri yükseltilebilir ve mezo-imalat alanına girebilir.

 

 

 

Mezo-imalat süreçlerimiz, silikon bazlı MEMS süreçleri ile geleneksel minyatür işleme arasındaki boşluğu dolduruyor. Mezo ölçekli prosesler, paslanmaz çelik, seramik ve cam gibi geleneksel malzemelerde mikron boyutu özelliklerine sahip iki ve üç boyutlu parçalar üretebilir. Şu anda bizim için mevcut olan mezo üretim süreçleri, odaklanmış iyon ışını (FIB) püskürtme, mikro frezeleme, mikro tornalama, excimer lazer ablasyonu, femto saniye lazer ablasyonu ve mikro elektro-deşarj (EDM) işlemeyi içerir. Bu orta ölçekli işlemler, çıkarmalı işleme teknolojilerini (yani malzeme kaldırma) kullanır, oysa LIGA işlemi, eklemeli orta ölçekli bir işlemdir. Mezo üretim süreçleri farklı yeteneklere ve performans özelliklerine sahiptir. İlgilenilen işleme performansı spesifikasyonları, minimum unsur boyutu, unsur toleransı, unsur konum doğruluğu, yüzey kalitesi ve malzeme kaldırma oranını (MRR) içerir. Orta ölçekli parçalar gerektiren elektro-mekanik bileşenleri mezo-üretim kabiliyetine sahibiz. Eksiltmeli mezo-imalat işlemleriyle üretilen orta ölçekli parçalar, malzeme çeşitliliği ve farklı mezo-imalat işlemleri tarafından üretilen yüzey koşulları nedeniyle benzersiz tribolojik özelliklere sahiptir. Bu eksiltici orta ölçekli işleme teknolojileri, temizlik, montaj ve triboloji ile ilgili endişeleri beraberinde getiriyor. Mezo-işleme işlemi sırasında oluşturulan orta ölçekli kir ve kalıntı parçacık boyutu orta ölçekli özelliklerle karşılaştırılabilir olabileceğinden, temizlik mezo-imalatta hayati öneme sahiptir. Orta ölçekli frezeleme ve tornalama, delikleri tıkayabilen talaşlar ve çapaklar oluşturabilir. Yüzey morfolojisi ve yüzey bitirme koşulları, mezo üretim yöntemine bağlı olarak büyük ölçüde değişir. Mezo ölçekli parçaların işlenmesi ve hizalanması zordur, bu da montajı rakiplerimizin çoğunun üstesinden gelemediği bir zorluk haline getirir. Mezo-imalatta verim oranlarımız rakiplerimizden çok daha yüksek, bu da bize daha iyi fiyatlar sunabilme avantajını sağlıyor.

 

 

 

MESOSCALE İŞLEME SÜREÇLERİ: Başlıca mezo-imalat tekniklerimiz Odaklanmış İyon Işını (FIB), Mikro frezeleme ve Mikro tornalama, lazer mezo işleme, Mikro EDM (elektro deşarjlı işleme)

 

 

 

Odaklanmış İyon Işını (FIB), Mikro frezeleme ve Mikro tornalama kullanarak mezo üretim: FIB, Galyum iyon ışını bombardımanı ile bir iş parçasından malzeme püskürtür. İş parçası bir dizi hassas aşamaya monte edilir ve Galyum kaynağının altındaki bir vakum odasına yerleştirilir. Vakum odasındaki öteleme ve döndürme aşamaları, iş parçası üzerinde FIB mezo-imalat için Galyum iyonları ışınının çeşitli konumlarını kullanılabilir hale getirir. Ayarlanabilir bir elektrik alanı, önceden tanımlanmış bir yansıtılan alanı kapsayacak şekilde ışını tarar. Yüksek voltaj potansiyeli, bir Galyum iyonu kaynağının hızlanmasına ve iş parçasıyla çarpışmasına neden olur. Çarpışmalar, atomları iş parçasından uzaklaştırır. FIB mezo-işleme sürecinin sonucu, neredeyse dikey fasetlerin oluşturulması olabilir. Kullanabileceğimiz bazı FIB'lerin 5 nanometre kadar küçük ışın çapları vardır, bu da FIB'yi orta ölçekli ve hatta mikro ölçekli bir makine haline getirir. Mikro freze takımlarını yüksek hassasiyetli freze makinelerinde alüminyumdan makine kanallarına monte ediyoruz. FIB'yi kullanarak, daha sonra bir torna tezgahında ince dişli çubuklar üretmek için kullanılabilen mikro tornalama takımları üretebiliriz. Başka bir deyişle, FIB, uç iş parçası üzerinde doğrudan mezo işleme özelliklerinin yanı sıra sert takımları işlemek için kullanılabilir. Yavaş malzeme kaldırma oranı, FIB'yi büyük unsurları doğrudan işlemek için pratik hale getirdi. Bununla birlikte, sert takımlar malzemeyi etkileyici bir oranda kaldırabilir ve birkaç saatlik işleme süresi için yeterince dayanıklıdır. Bununla birlikte, FIB, önemli bir malzeme kaldırma oranı gerektirmeyen karmaşık üç boyutlu şekillerin doğrudan mezo-işlenmesi için pratiktir. Pozlama uzunluğu ve geliş açısı, doğrudan işlenmiş özelliklerin geometrisini büyük ölçüde etkileyebilir.

 

 

 

Lazer Mezo imalat: Mezo imalat için Excimer lazerler kullanılmaktadır. Excimer lazer, malzemeyi nanosaniyelik ultraviyole ışık darbeleriyle darbeleyerek işler. İş parçası hassas öteleme aşamalarına monte edilir. Bir kontrolör, iş parçasının hareketini sabit UV lazer ışınına göre koordine eder ve darbelerin ateşlenmesini koordine eder. Mezo-işleme geometrilerini tanımlamak için bir maske projeksiyon tekniği kullanılabilir. Maske, lazer akışının maskeyi kesemeyecek kadar düşük olduğu ışının genişletilmiş kısmına yerleştirilir. Maske geometrisi mercek aracılığıyla büyütülür ve iş parçasına yansıtılır. Bu yaklaşım, aynı anda birden fazla deliğin (dizinin) işlenmesi için kullanılabilir. Excimer ve YAG lazerlerimiz, 12 mikrona kadar küçük özellik boyutlarına sahip polimerleri, seramikleri, camları ve metalleri işlemek için kullanılabilir. UV dalga boyu (248 nm) ile lazer mezo-imalat / mezo-işlemede iş parçası arasında iyi bir bağlantı, dikey kanal duvarları ile sonuçlanır. Daha temiz bir lazer mezo-işleme yaklaşımı, bir Ti-safir femtosaniye lazer kullanmaktır. Bu tür mezo-imalat süreçlerinden kaynaklanan saptanabilir kalıntılar, nano boyutlu parçacıklardır. Derin bir mikron boyutundaki özellikler, femtosaniye lazer kullanılarak mikrofabrike edilebilir. Femtosaniye lazer ablasyon işlemi, termal olarak kesilen malzeme yerine atomik bağları kırması bakımından benzersizdir. Femtosaniye lazer mezo talaşlı imalat / mikro talaşlı imalat prosesi, daha temiz, mikron yeteneğine sahip olması ve malzemeye özel olmaması nedeniyle mezo imalatta özel bir yere sahiptir.

 

 

 

Mikro-EDM (elektro-boşaltma işleme) kullanarak mezo-üretim: Elektro-boşaltma işleme, malzemeyi bir kıvılcım aşındırma işlemi yoluyla kaldırır. Mikro EDM makinelerimiz 25 mikrona kadar küçük özellikler üretebilmektedir. Platin ve telli mikro-EDM makinesi için, özellik boyutunu belirlemeye yönelik iki ana husus, elektrot boyutu ve aşırı uç boşluğudur. Çapı 10 mikrondan biraz fazla olan elektrotlar ve birkaç mikron kadar küçük bir çapta elektrotlar kullanılmaktadır. Platin EDM makinesi için karmaşık bir geometriye sahip bir elektrot oluşturmak, bilgi birikimi gerektirir. Elektrot malzemeleri olarak hem grafit hem de bakır popülerdir. Orta ölçekli bir parça için karmaşık bir platin EDM elektrotu üretmeye yönelik bir yaklaşım, LIGA sürecini kullanmaktır. Elektrot malzemesi olarak bakır, LIGA kalıplarına kaplanabilir. Bakır LIGA elektrotu daha sonra, paslanmaz çelik veya kovar gibi farklı bir malzemeden bir parçanın mezo-üretimi için platin EDM makinesine monte edilebilir.

 

 

 

Tüm operasyonlar için tek bir mezo-imalat süreci yeterli değildir. Bazı orta ölçekli süreçler diğerlerinden daha geniş kapsamlıdır, ancak her sürecin kendi nişi vardır. Çoğu zaman mekanik bileşenlerin performansını optimize etmek için çeşitli malzemelere ihtiyaç duyarız ve paslanmaz çelik gibi geleneksel malzemelerle rahatız çünkü bu malzemeler uzun bir geçmişe sahiptir ve yıllar boyunca çok iyi karakterize edilmiştir. Mezo-üretim süreçleri, geleneksel malzemeleri kullanmamıza izin veriyor. Çıkarıcı orta ölçekli işleme teknolojileri, malzeme tabanımızı genişletiyor. Mezo-imalat üretiminde bazı malzeme kombinasyonları ile ilgili bir sorun olabilir. Her özel orta ölçekli işleme süreci, yüzey pürüzlülüğünü ve morfolojisini benzersiz şekilde etkiler. Mikro frezeleme ve mikro tornalama, mekanik sorunlara neden olabilecek çapaklar ve parçacıklar oluşturabilir. Mikro-EDM, belirli aşınma ve sürtünme özelliklerine sahip olabilen yeniden şekillendirilmiş bir katman bırakabilir. Orta ölçekli parçalar arasındaki sürtünme etkileri sınırlı temas noktalarına sahip olabilir ve yüzey temas modelleri tarafından doğru bir şekilde modellenmez. Mikro-EDM gibi bazı orta ölçekli işleme teknolojileri, hala ek geliştirme gerektiren femtosaniye lazer mezo işleme gibi diğerlerinin aksine oldukça olgundur.