中尺度制造/中尺度制造

使用传统的生产技术，我们生产出相对较大且肉眼可见的“宏观”结构。 With MESOMANUFACTURING however 我们为微型设备生产组件。细观制造也称为 MESOSCALE MANUFACTURING or MESO-MACH细观制造与宏观制造和微观制造重叠。中型制造的例子有助听器、支架、非常小的马达。

 

 

 

中观制造的第一种方法是缩小宏观制造过程。例如，尺寸只有几十毫米的小型车床和重达 100 克的 1.5W 电机就是一个很好的小型制造示例。第二种方法是扩大微制造工艺。例如，LIGA 工艺可以升级并进入中型制造领域。

 

 

 

我们的微制造工艺正在弥合基于硅的 MEMS 工艺与传统微型加工之间的差距。中尺度工艺可以在不锈钢、陶瓷和玻璃等传统材料中制造具有微米尺寸特征的二维和三维零件。我们目前可用的微细制造工艺包括聚焦离子束 (FIB) 溅射、微铣削、微车削、准分子激光烧蚀、飞秒激光烧蚀和微放电 (EDM) 加工。这些中尺度工艺采用减材加工技术（即材料去除），而 LIGA 工艺是一种增材中尺度工艺。细观制造工艺具有不同的能力和性能规格。感兴趣的加工性能规格包括最小特征尺寸、特征公差、特征位置精度、表面光洁度和材料去除率 (MRR)。我们有能力制造需要中尺度零件的机电组件。由于材料的多样性和不同的细观制造工艺产生的表面条件，通过减材细观制造工艺制造的细观零件具有独特的摩擦学特性。这些减法中尺度加工技术给我们带来了与清洁度、装配和摩擦学相关的问题。清洁度在中尺度制造中至关重要，因为在中尺度加工过程中产生的中尺度污垢和碎屑颗粒大小可以与中尺度特征相媲美。中尺度铣削和车削会产生可能堵塞孔的切屑和毛刺。表面形态和表面光洁度条件因细观制造方法而异。中尺度零件难以处理和对齐，这使得组装成为我们大多数竞争对手无法克服的挑战。我们在中型制造方面的收益率远高于我们的竞争对手，这使我们能够提供更好的价格。

 

 

 

微细加工工艺：我们的主要微细加工技术是聚焦离子束 (FIB)、微铣削和微车削、激光微细加工、微 EDM（电火花加工）

 

 

 

使用聚焦离子束 (FIB)、微铣削和微车削的细观制造：FIB 通过镓离子束轰击从工件上溅射材料。工件安装在一组精密平台上，并放置在镓源下方的真空室中。真空室中的平移和旋转台使工件上的不同位置可用于镓离子束以进行 FIB 介观制造。可调电场扫描光束以覆盖预定义的投影区域。高压电势导致镓离子源加速并与工件碰撞。碰撞会从工件上剥离原子。 FIB 细观加工过程的结果可以是创建接近垂直的刻面。我们可用的一些 FIB 的光束直径小至 5 纳米，使 FIB 成为具有中尺度甚至微尺度能力的机器。我们将微铣刀安装在高精度铣床上以加工铝制通道。使用 FIB，我们可以制造微型车削工具，然后可以在车床上使用这些工具来制造细螺纹杆。换句话说，FIB 除了直接在最终工件上进行细观加工外，还可用于加工硬工具。缓慢的材料去除率使 FIB 无法直接加工大型特征。然而，硬质工具可以以令人印象深刻的速度去除材料，并且足够耐用几个小时的加工时间。然而，FIB 对于直接细观加工不需要大量材料去除率的复杂三维形状是实用的。曝光长度和入射角会极大地影响直接加工特征的几何形状。

 

 

 

激光细观制造：准分子激光器用于细观制造。准分子激光器通过使用纳秒紫外光脉冲来加工材料。工件安装在精密平移台上。控制器协调工件相对于静止紫外激光束的运动并协调脉冲的发射。掩模投影技术可用于定义细观加工几何形状。将掩模插入光束的扩展部分，其中激光能量密度太低而无法烧蚀掩模。掩模几何形状通过镜头缩小并投影到工件上。这种方法可用于同时加工多个孔（阵列）。我们的准分子和 YAG 激光器可用于加工特征尺寸小至 12 微米的聚合物、陶瓷、玻璃和金属。在激光细观制造/细观加工中，UV 波长 (248 nm) 与工件之间的良好耦合会产生垂直通道壁。更清洁的激光细观加工方法是使用钛蓝宝石飞秒激光器。来自这种中间制造过程的可检测碎片是纳米级颗粒。可以使用飞秒激光微加工深一微米尺寸的特征。飞秒激光烧蚀工艺的独特之处在于它打破了原子键而不是热烧蚀材料。飞秒激光细观加工/微细加工工艺在细观制造中具有特殊的地位，因为它更清洁、具有微米能力，并且不是特定材料。

 

 

 

使用 Micro-EDM（电火花加工）进行细观制造：电火花加工通过电火花腐蚀工艺去除材料。我们的微型 EDM 机器可以生产小至 25 微米的特征。对于沉降片和线材微电火花加工机，确定特征尺寸的两个主要考虑因素是电极尺寸和上焊点间隙。正在使用直径略超过 10 微米的电极和小至几微米的过度烧伤。为电火花成型机制造具有复杂几何形状的电极需要专业知识。石墨和铜都被用作电极材料。为中尺度零件制造复杂的沉降 EDM 电极的一种方法是使用 LIGA 工艺。铜作为电极材料，可以镀到LIGA模具中。然后可以将铜 LIGA 电极安装到沉降 EDM 机器上，以使用不同的材料（例如不锈钢或可伐合金）制造零件。

 

 

 

没有一种中间制造工艺足以满足所有操作。一些中尺度过程比其他过程更广泛，但每个过程都有其利基。大多数时候，我们需要各种材料来优化机械部件的性能，并且对不锈钢等传统材料感到满意，因为这些材料具有悠久的历史，并且多年来一直很好地表征。细观制造工艺允许我们使用传统材料。减法中尺度加工技术扩大了我们的材料基础。磨损可能是中间制造中某些材料组合的问题。每个特定的中尺度加工过程都会独特地影响表面粗糙度和形态。微铣和微车削可能会产生毛刺和颗粒，从而导致机械问题。微电火花加工可能会留下具有特殊磨损和摩擦特性的重铸层。中尺度部件之间的摩擦效应可能具有有限的接触点，并且不能通过表面接触模型准确建模。一些中尺度加工技术，例如微电火花加工技术，已经相当成熟，而其他一些技术，例如飞秒激光介观加工，仍然需要额外的发展。