Дэвшилтэт үйлдвэрлэлийн хурдацтай хөгжиж буй орчинд нарийвчлал нь эцсийн хязгаар хэвээр байна. Өнөөдөр салбарын стандартыг дахин тодорхойлох шинэлэг санаачилга гарч байна: Нарийвчлалтай гантиг гурван тэнхлэгтэй гантиг платформ нь байгалийн боржин чулуун төрөлхийн тогтвортой байдлыг хамгийн сүүлийн үеийн механик дизайнтай хослуулан үйлдвэрлэлийн хэрэглээнд өмнө нь боломжгүй гэж үздэг байсан микрон түвшний нарийвчлалыг бий болгодог инженерийн гайхамшиг юм.
Тогтвортой байдлын цаад шинжлэх ухаан
Энэхүү технологийн үсрэлтийн гол цөм нь гэнэтийн материалын сонголт болох байгалийн боржин чулуу юм. Тавцангийн 1565 x 1420 x 740 мм хэмжээтэй нарийн боловсруулсан гантиг суурь нь зөвхөн дизайны гоо зүй биш, харин өндөр нарийвчлалтай системд тогтвортой байдлыг хадгалах олон зууны турш тулгарч байсан сорилтын шинжлэх ухааны шийдэл юм. "Боржин чулуун дулааны тэлэлтийн маш бага коэффициент (2.5 x 10^-6 /°C) болон онцгой чийгшүүлэгч шинж чанарууд нь уламжлалт металл хийцээс хамаагүй илүү орчны температурын хэлбэлзэл болон механик чичиргээг тэсвэрлэх суурийг бий болгодог" гэж Нарийвчлалын Инженерийн Судалгааны Хүрээлэнгийн ахлах механик инженер доктор Эмили Чен тайлбарлав.
Энэхүү байгалийн давуу тал нь салбарын өнцөг булан бүрт анхаарал татаж буй гүйцэтгэлийн үзүүлэлтүүдэд шууд нөлөөлдөг. Энэхүү платформ нь ±0.8 μм давтагдах чадварыг бий болгодог бөгөөд энэ нь харагдах гэрлийн долгионы уртаас бага хазайлттай аливаа байрлалд буцаж очих боломжтой гэсэн үг бөгөөд нөхөн олговрын дараа ±1.2 μм байрлалын нарийвчлалтайгаар хөдөлгөөний хяналтын системд шинэ стандарт тогтоож байна.
Хөдөлгөөний инженерийн шилдэг чанар
Тогтвортой сууриас гадна уг платформын гурван тэнхлэгтэй гантри загвар нь хэд хэдэн өвөрмөц инновацийг багтаасан болно. X тэнхлэг нь өндөр хурдтай хөдөлгөөний үед мушгиралтын деформацийг арилгадаг хос хөтлөгчтэй системтэй бол X ба Y тэнхлэгүүд нь хэвтээ ба босоо хавтгайд ≤8 μм шулуунтайгаар 750 мм үр дүнтэй хөдөлгөөнийг хангадаг. Геометрийн нарийвчлалын энэхүү түвшин нь нарийн төвөгтэй 3 хэмжээст траекторууд ч микроноос бага нарийвчлалтай байхыг баталгаажуулдаг.
Системийн хөдөлгөөний чадвар нь хурд ба нарийвчлалын хооронд гайхалтай тэнцвэрийг хадгалдаг. Хамгийн дээд хурд нь 1 мм/с мэт санагдаж болох ч нарийвчлал нь хурдан хөдөлгөөнөөс илүү чухал байдаг нарийн хяналт, удаан сканнер шаарддаг програмуудад оновчтой болгосон. Үүний эсрэгээр, 2G хурдатгалын чадвар нь хариу үйлдэл үзүүлэх эхлэх-зогсоох гүйцэтгэлийг баталгаажуулдаг бөгөөд энэ нь нарийвчлалтай шалгалтын процессын гүйцэтгэлийг хадгалахад чухал үүрэгтэй.
40 кг даацын багтаамжтай, 100 нм нягтралтай (0.0001 мм) энэхүү платформ нь нарийн бичил манипуляци болон үйлдвэрлэлийн бат бөх чанарын хоорондох зайг нөхдөг бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийн салбаруудад ихээхэн сонирхол татаж буй олон талт байдал юм.
Чухал салбаруудыг өөрчлөх нь
Энэхүү нарийвчлалын нээлтийн үр дагавар нь өндөр технологийн олон салбарт хамаарна:
Нанометрийн хэмжээний согог ч гэсэн чипийг ашиггүй болгож чаддаг хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлд платформын тогтвортой байдал нь ваферын үзлэг болон фотолитографийн тохируулгын процессыг хувьсгал болгож байна. "Эхний туршилтаар согог илрүүлэх түвшин 37%-иар сайжирч байгааг бид харж байна" гэж хагас дамжуулагч тоног төхөөрөмж үйлдвэрлэгч тэргүүлэгч компанийн ахлах технологийн инженер Майкл Торрес мэдээлэв. "Гантиг суурийн чичиргээг намсгах нь өмнө нь 50 нм-ээс доош шинж чанарыг далдалж байсан бичил хэлбэлзлийг арилгасан."
Нарийвчлалтай оптик үйлдвэрлэл нь бас нэгэн давуу тал юм. Нэгэн цагт олон цагаар нарийн гараар тохируулах шаардлагатай байсан линз өнгөлөх, угсрах үйл явцыг одоо платформын микроноос доош байрлалаар автоматжуулж, үйлдвэрлэлийн хугацааг багасгаж, оптик гүйцэтгэлийн тогтвортой байдлыг сайжруулж чадна.
Биоанагаахын судалгаанд энэхүү платформ нь нэг эсийн удирдлага болон өндөр нягтралтай микроскопын дүрслэлд нээлт хийх боломжийг олгож байна. Стэнфордын Их Сургуулийн Биоанагаахын Инженерийн тэнхимийн доктор Сара Жонсон “Тогтвортой байдал нь бидэнд эсийн бүтцэд удаан хугацаанд анхаарлаа төвлөрүүлж, тоног төхөөрөмжийн шилжилтээр өмнө нь нуугдсан биологийн процессуудыг илчилдэг цагийн урсгалтай зургийг авах боломжийг олгодог” гэж тэмдэглэжээ.
Бусад гол хэрэглээнд өндөр нарийвчлалтай координатын хэмжих машин (CMM), микроэлектроникийн сав баглаа боодол, дэвшилтэт шинжлэх ухааны судалгааны багаж хэрэгсэл багтдаг бөгөөд эдгээр нь платформын нарийвчлал, тогтвортой байдал, ачааллын багтаамжийн өвөрмөц хослол нь урт хугацааны техникийн хязгаарлалтыг шийдвэрлэдэг бүх чиглэлүүд юм.
Хэт нарийвчлалтай үйлдвэрлэлийн ирээдүй
Үйлдвэрлэл нь миниатюрчлал болон өндөр гүйцэтгэлийн стандартыг тасралтгүй хэрэгжүүлэхийн хэрээр хэт нарийвчлалтай байрлал тогтоох системийн эрэлт хэрэгцээ улам бүр нэмэгдэх болно. Нарийвчлалтай гантиг гурван тэнхлэгтэй гантиг платформ нь зөвхөн аажмаар сайжирч байгаа төдийгүй нарийвчлалыг хэрхэн хангаж байгаад гарсан үндсэн өөрчлөлтийг илэрхийлж байгаа бөгөөд зөвхөн нарийн төвөгтэй идэвхтэй нөхөн олговрын системд найдахаас илүүтэй байгалийн материалын шинж чанарыг дэвшилтэт инженерчлэлийн хамт ашиглах явдал юм.
Үйлдвэрлэл 4.0-ийн сорилтуудыг даван туулж буй үйлдвэрлэгчдэд энэхүү платформ нь нарийвчлалын инженерчлэлийн ирээдүйг харах боломжийг олгодог. Энэ бол "лабораторийн нарийвчлал" болон "үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэл"-ийн хоорондох зааг бүдгэрсээр байгаа ирээдүй бөгөөд дараагийн үеийн электроникоос эхлээд амь аврах эмнэлгийн хэрэгсэл хүртэл бүх зүйлийг бүрдүүлэх инновацийг бий болгох боломжийг олгодог.
Нэгэн салбарын шинжээчийн хэлснээр: “Нарийвчлалтай үйлдвэрлэлийн ертөнцөд тогтвортой байдал нь зүгээр нэг онцлог шинж чанар биш, харин бусад бүх дэвшил бий болсон суурь юм. Энэ платформ нь зөвхөн түвшинг дээшлүүлээд зогсохгүй, үүнийг бүрэн сэргээн босгодог.”
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 10-р сарын 31