微系统技术的概念、应用及发展论文
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微机电系统技术的发展与前景微机电系统技术可以说是近年来科技领域里最具有生命力的领域之一。
微电子技术的发展直接影响了信息技术的跨越式发展,其中微机电系统技术是其中最为重要的一环。
随着国家对于微机电技术的投入,如今的微机电技术得到了快速的发展。
本文将从微机电技术的发展历程、应用领域以及未来发展前景等几个方面阐述微机电系统技术的发展与前景。
一、微机电技术的发展历程微机电技术,简称MEMS技术,是指利用微纳技术制造微小而高性能的机械、光学、热、电等元器件及系统。
随着微电子技术的不断进步和发展,MEMS技术也得到了快速的发展。
从1972年最早由美国杜邦公司的派瑞·卡内瓦尔(Pary Carvairal)发明的电容式加速度计到现在的微型化加速度计,MEMS技术已经被广泛应用于许多工业领域中。
在MEMS技术的发展历程中,有几个标志性的历程:1. 1984年,意大利Piacenza大学教授Silvestro Micromachine制作出世界上第一个微机械马达。
2. 1987年,美国加州大学伯克利分校的Richard S. Muller教授制作出了第一款微型惯性传感器。
3. 1990年,德国卡尔斯鲁厄理工学院Clemens Bartel制作出了MEMS技术中的经典产品——微机械加速度计(MEMS accelerometer)。
4. 1995年,Motorola公司推出了全球首款MEMS技术的三轴加速度计。
自此以后,MEMS技术的应用领域不断扩大,特别是在移动互联网、智能穿戴、虚拟现实、无人系统等领域中得到了广泛的应用。
二、MEMS技术的应用领域MEMS技术可以被广泛应用于多个领域,同时也是促进这些行业发展的重要推动力。
1.智能手机行业MEMS技术在智能手机行业中的应用已经相当成熟。
如今的手机中普遍搭载MEMS技术的陀螺仪、加速度计、磁场传感器、压力计、湿度计等传感器,这些传感器的应用使得手机拥有了更加智能化的功能,如自动旋转屏幕、自动调节屏幕亮度、声音播放质量的优化等。
微系统与纳米技术微系统与纳米技术是当今世界最前沿的科学和技术领域之一,它们不仅在科学研究领域发展迅猛,也在工业、医疗、能源等领域展现出巨大的应用潜力。
微系统是一种由微米级或纳米级尺度的器件、结构和系统组成的集成系统,而纳米技术是研究和应用与纳米尺度相关的科学和工程技术。
本文将从微系统与纳米技术的基本概念、发展历程、应用领域和未来展望等方面进行阐述。
一、微系统与纳米技术的基本概念微系统技术是指在微米尺度制造、组装和集成各种功能器件和系统的技术,它涉及微机械系统、微流控系统、微电子系统等多种领域。
微系统的核心是微机电系统(MEMS),它是融合微机械工程、电子学和计算机技术的交叉学科,以微米级和纳米级器件和机械结构为基础,构成了微型机械系统、微传感器、微执行器等微系统。
纳米技术是一种将原子、分子和纳米尺度结构进行精确控制和创造新材料、新器件和新系统的技术,它是一种高度多学科交叉融合的领域,涉及物理学、化学、生物学、材料科学等众多学科。
纳米技术的基本目标是控制和操纵物质的分子和原子水平,实现对物质特性的精确设计和调控,从而创造出具有特定功能和性能的纳米材料和纳米器件。
二、微系统与纳米技术的发展历程微系统技术起源于20世纪60年代初期的集成电路技术,随着半导体工艺的不断发展,微系统技术逐渐发展成为独立的研究领域。
1965年,Intel公司的联合创始人戈登·摩尔提出了著名的摩尔定律,预言了半导体集成电路性能的指数增长,并引领了微系统技术的飞速发展。
1987年,美国加州大学伯克利分校提出了MEMS概念,开创了微机械系统的研究与应用。
至今,微系统技术取得了巨大的进展,在汽车、医疗、通信等领域得到了广泛应用。
而纳米技术的发展始于20世纪80年代,当时物理学家理查德·费曼第一次提出了利用纳米尺度的技术实现物质操纵的概念,开启了纳米技术的先河。
1991年,IBM的科学家首次成功地对一个单原子进行了操作和操控,标志着纳米技术的开端。
微系统制造技术的研究与应用随着科技的不断进步与发展,微系统制造技术也随之而来。
微系统制造技术指的是一种基于微米级别的制造技术,能够实现生物、机电一体化及多种场合下的自动化控制。
本文将从技术特点、研究现状、应用领域、产业前景等几个方面来阐述微系统制造技术的研究与应用。
一、技术特点微系统制造技术采用微米级别的技术,在制造精度上卓越于传统制造技术。
其具有以下几个特点:1.微米级别的制造精度微系统制造技术采用的微米级别加工工艺,使制造精度达到非常高的水平。
大量的微米级别制造技术在刀具、工件、测量控制等方面被广泛应用,以提高加工精度,达到微米级别的制造水平。
2.多功能集成制造微系统制造技术的另一个特点是能够在单一芯片上集成多种功能,实现多种功能的综合。
同一芯片集成不同的功能器件,而不是通过传统方式单独制造每一个器件,节约了制造成本。
3.无人值守制造微系统制造技术采用自动化控制系统来实现无人值守制造,可以消除操作者的人为因素对制造质量的影响,并可以加快生产速度。
同时,这种方法也可以降低人工成本,提高工作效率。
二、研究现状1.微系统制造技术在机械加工方面的应用微系统制造技术在机械加工方面的应用研究已经很成熟,并被广泛应用于数控机床等机械制造领域。
同时,为了更好地满足微机电系统的加工需求,一些新的材料、新的加工方法和新的加工设备也在不断地研究开发中。
2.微系统制造技术在生物医学领域的应用微系统制造技术在生物医学领域有着极高的应用价值,能够实现与人体医学器官、生物医学传感器等相关的应用。
微流控系统、生物芯片等新型生物医学系统能够在检测、诊断和治疗等方面起到非常重要的作用。
3.微系统制造技术在信息领域的应用微系统制造技术能够应用于微型传感器、微型交流器、微型存储器、微型芯片等领域,可以用于设备制造以及信号的控制与处理。
此外,微型机器人、微型飞行器等微系统设备也在不断地研究和发展中。
三、应用领域1.生物医学领域微系统制造技术在生物医学领域可以应用于生命科学、医学检测、药物研发等方面。
微机电系统技术与应用随着科技的不断进步,微机电系统技术作为新兴技术在应用领域中迅速崛起,并取得了极大的进展。
本文将深入探讨微机电系统技术的基础知识、发展历程以及其在各种领域中的应用。
一、微机电系统技术的基础知识微机电系统,简称MEMS,是指微小机电系统,主要由微机电元器件组成。
其主要原理是“微小化、整合化、智能化、多功能化”。
微机电系统技术自20世纪60年代就开始出现,随着纳米技术、信息技术、生物技术等相关技术的发展,它的应用领域也越来越广泛。
微机电系统技术主要包括微机械、微传感、微制造、微流体、微生物等学科,涵盖了力学、电学、光学、生物学等多个学科的交叉研究。
它不仅能够实现微小化的设计和制造,而且在许多领域中应用非常广泛,例如,医疗、航空航天、通讯、汽车等领域。
二、微机电系统技术的发展历程微机电系统技术的发展历程可以概括为四个阶段:起源期、发展期、成熟期和全面应用期。
起源期是20世纪60年代到70年代初,当时主要以生物学、医学为主要应用领域,主要研究微机械和微生物学。
发展期是70年代中期到80年代末期。
随着信息技术和微电子技术的快速发展,微机电元器件的制造技术得到了飞速发展,微传感器、微流体系统、微光机电系统等得到了广泛的应用。
成熟期是90年代,微机电技术逐步成熟、产业化,已发展起了芯片级、封装级和系统级的MEMS制造技术路线。
全面应用期是21世纪,微机电技术逐渐从传统的行动终端领域,向智能家居、智慧物流、智能医疗等领域延伸,未来其应用领域将更加广泛。
三、微机电系统技术在各种领域中的应用1. 医疗领域微机电系统技术在医疗领域的应用非常广泛,例如微型心脏起搏器、微型“人工肝”、体内检测等。
除此之外,微流控芯片、微制造技术也在医疗设备的制造中扮演着重要的角色,为医疗诊断和治疗提供了更多的选择。
2. 航空航天领域在航空和航天领域,微机电系统技术主要应用于姿态控制、气动力学、失速预警等方面。
微型惯性器件也可以用于导航和制导。
微机电系统的研究与应用前景近年来,微机电系统(MEMS)技术在各个领域得到了广泛的应用,其研究和开发已成为当今科技领域的一个热点。
作为一种高新技术,MEMS系统的研究与应用前景十分广阔,不仅有助于推动信息技术的发展,也对于医疗、环境、能源等领域的发展有着重要的促进作用。
一、MEMS概述MEMS是微型电子机械系统的缩写,也可以称为微机电系统。
它是一种将微电子技术与机械技术相结合的新型技术,它可以制造出微型零部件,如传感器、执行器、微型结构等。
这些微型零部件可以集成到同一芯片上,形成微型系统。
MEMS技术可以利用批量化制造的方式来降低成本,同时还可以提高生产效率,从而实现大规模集成电路制造的梦想。
MEMS 系统具有小尺寸、低功耗、低成本、高稳定性等特点,因此在信息技术领域、医疗、环境、能源等各个领域都有着广泛的应用。
二、MEMS在信息技术领域的应用MEMS技术在信息技术领域有着广泛的应用,其中最重要的是传感器技术。
通过MEMS制造的传感器可以测量各种各样的物理量,如温度、压力、湿度、光强度等。
这些传感器可以集成到智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种便携式设备中,从而实现对设备环境的实时监控。
另外,MEMS加速度传感器也是目前智能手机、平板电脑等设备中最为广泛使用的传感器之一。
通过它们可以探测设备的移动和位置变化,从而实现一系列的交互功能,例如屏幕自动旋转、拍照时的自动对焦等。
MEMS技术与人工智能(AI)的结合也是一个非常重要的方向。
由于MEMS技术可以制造出大量高精度的传感器,这些传感器可以感知环境,收集信息,为AI算法提供数据支持。
目前,许多人工智能应用和设备都采用了MEMS传感器技术,例如智能家居设备、智能汽车、工业4.0等。
三、MEMS在医疗领域的应用MEMS技术在医疗领域也有着广泛的应用。
例如,MEMS技术可以用于制造生物芯片,这些生物芯片可以测量人体内的生物分子,例如蛋白质、DNA等。
这些生物芯片可以用于药物筛选、医学诊断、疫苗研发等领域,对于提高医疗水平和缓解人们的疾病负担有着积极的影响。
微机电系统技术及应用微机电系统技术(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS)是指一种集成微型机械、电子和计算机技术的系统,它利用微型加工技术将传感器、执行器和电子元器件等多种功能集成到一个芯片上,从而实现在微小空间内进行感测、信号处理和控制的复杂系统。
自20世纪80年代以来,MEMS技术在各个领域得到了广泛的应用,成为现代科技进步的重要方向之一。
一、MEMS技术的基本原理MEMS技术的实现基于微机械制造技术,即利用光刻、蚀刻、离子注入、薄膜沉积、微调工艺等多种微加工技术,在硅基底板上制造出微型机械和微型电子元器件,将它们集成在一起实现控制系统的复杂功能。
常见的MEMS元件包括传感器和执行器两类。
传感器一般是将物理量转换成电信号输出的元件,MEMS传感器主要有压力传感器、加速度传感器、角速度传感器、温度传感器、化学传感器等,它们的结构和工作原理各不相同。
以加速度传感器为例,它主要是通过微型悬臂等结构感受加速度的作用,在振动部件上加上感应电极,利用柔性连接器将机械运动转化成电信号输出。
执行器是将电信号转换成物理运动的设备,MEMS执行器主要有微型电机、微泵、微阀门和微喷头等。
以微型电机为例,它主要包括固定部件和旋转部件,其结构具有一定的复杂性。
电机的旋转部件通常采用转子-定子结构,采用MEMS技术可以制造出特殊形状的转子并将其悬挂在薄膜支撑结构上,转子与定子之间通过电容传感器实现控制,电容传感器输出的信号被用于控制电机的转速和方向。
二、MEMS技术的应用领域MEMS技术的应用范围非常广泛,包括空间、军事、医疗、汽车、电子信息等多个领域,在以下几个方面得到了广泛应用。
1.传感器MEMS传感器可以感测体积小、重量轻、功耗低、响应速度快、精度高等诸多优点,使之成为传感器领域的重要技术。
它广泛应用于汽车行业、工业自动化控制、医疗设备等领域,如安全气囊用于汽车碰撞检测、指纹识别传感器、手机加速度传感器等。
微机电系统的应用及其未来发展微机电系统(MEMS)是用微电子技术来制造微米级器件的技术,其特点在于具有微小体积、低成本和高性能等特点,可以广泛应用于人工智能、生物医学、石油勘探、机器人和环境监测等领域。
目前,随着技术的不断发展和应用的不断推广,MEMS已经成为未来技术的发展趋势。
一、MEMS的应用1.人工智能领域MEMS在人工智能领域的应用主要体现在机器人技术中,通过MEMS技术,可以制造出小型化、高精度的感知器件,从而将机器人的实时环境感知和时空定位能力进一步提高。
此外,MEMS还可以制造出高灵敏度的惯性感测器件,如加速度计和陀螺仪等,这些感测器件对于机器人的行动控制和路径规划有着重要的意义。
2.生物医学领域MEMS在生物医学领域的应用十分广泛,例如可以利用MEMS 技术制造出微型传感器,监测人体内的生理参数,如体温、心率、血压等。
同时还可以制造出微型输送器,实现药物的定向输送和递送,有效提高了药物的疗效和减轻了不良反应。
此外,利用MEMS技术还可以制造出微型探针,检测人体内的病变组织和癌细胞,有着广阔的应用前景。
3.石油勘探领域MEMS在石油勘探领域的应用主要体现在测井和地震勘探技术中,通过制造出微小型的传感器和振动器件,可以实现高精度的地层特征探测和分析。
与此同时,MEMS传感器还可以实现地震勘探过程中的震源定位和大气噪声分析等,提高了勘探效率和减少了勘探成本。
4.环境监测领域MEMS在环境监测领域的应用主要集中在大气和水质的监测中,通过利用MEMS技术制造出高灵敏度的传感器,可以实现细颗粒物和有害气体的检测和分析。
同时MEMS技术还可以制造出微型的水质传感器,监测水中的污染物,实现满足环保标准对水质要求。
二、MEMS的未来发展趋势1.高度集成化随着集成电路技术的不断发展,MEMS将趋向于实现高度集成化,通过多层次、多功能集成,可以将MEMS的应用推向更高的层次。
同时,基于微纳加工技术,根据不同的应用需求,可以实现不同功能的MEMS器件的大规模制造和快速生产,促进其在更多领域的应用。
微机电系统的应用和发展前景微机电系统(MEMS)是指运用微电子技术、微纳加工技术、微机械加工技术和微光学技术将传感、执行等功能集成在微米尺度的微系统中的一种技术。
与人们熟知的计算机、手机等电子产品不同,MEMS技术主要应用于各种传感器、执行器和微马达等微型系统的制造和应用。
它可以在微米级别制造出具有卓越性能的传感器和微机械设备,可以制造稳定、高可靠性的微小器件,而且制造成本低、体积小,成为现代科技领域的新宠。
MEMS技术的应用领域非常广泛。
传感方面,它被用在汽车安全、医疗领域、环境监测等各个领域,如汽车碰撞传感器、气压计、加速度传感器、体温计、血糖计等。
执行方面,它被应用在摄像头中的自动对焦技术、液晶显示器中的流控阀、无线通信中的微型电池等领域。
微型机器人也是MEMS技术的绝佳应用之一。
微型机器人可以像昆虫一样在各种环境中穿梭,可以应用在医学、环保等领域,如肝脏内血管检测、海洋环境监测等。
MEMS技术的应用前景非常广阔,可以预见,未来会有更多更具有创意性的微型设备出现。
MEMS技术的发展前景也非常广阔。
前景首先在于其优越的性能和可以快速自我发展的品种。
MEMS技术具有高度集成、小尺寸、重量轻、功耗低、高灵敏度、高分辨率等优点,比传统的设备更具有优势。
特别是微型化和智能化的趋势,将大幅提高设备的性能和功能,并拓展其应用范围。
其次,MEMS技术的发展将趋向自主化和智能化。
MEMS技术将不再是被动的感知器或执行器,而是能够根据不同情景主动调整、自我优化的智能设备。
MEMS芯片集成传感器、湍流装置、滤波器、计算单元等多种功能于一身,既大大节省设备的体积空间,又大大提升设备的性能。
当然,MEMS技术还面临一些挑战,例如材料、制造和测试等方面的问题。
MEMS组件不断需求轻量化、小型化、低功耗的发展趋势,同时也需大规模、高稳定性地生产。
因此,在反复实验和不断创新的基础上,MEMS技术必将迈上一个新台阶。
总之,MEMS技术的应用和发展前景非常广阔。
微机电系统技术的发展现状与未来趋势随着科技的不断进步,微机电系统(MEMS)技术作为一种新兴的领域越来越受到关注。
它利用纳米技术和微加工技术,将微型机械、电子、光学和生物等领域的技术结合起来,形成一种新型的智能系统。
本文将探讨微机电系统技术的发展现状和未来趋势,从多个角度剖析其在各个领域的应用。
首先,我们来看看微机电系统技术在医疗领域的应用。
随着人口老龄化趋势的增加,慢性疾病和健康管理成为了全球各个国家面临的重要问题。
微机电系统技术可以在健康监测和疾病诊断方面发挥重要作用。
例如,通过集成心率传感器、血压传感器和温度传感器,可以实时监测病人的健康状况并提前预警,这对于高血压、糖尿病等慢性病的患者来说尤为重要。
此外,微机电系统技术还可以用于制造可植入体内的医疗器械,如心脏起搏器和人工耳蜗等,这些器械的微型化和智能化使得手术风险大大降低,同时也提高了患者的生活质量。
其次,微机电系统技术在智能交通领域的应用也呈现出良好的发展势头。
随着全球城市化进程的加速,交通拥堵和安全问题成为了亟待解决的难题。
微机电系统技术的应用使得车辆能够实时获取路况信息,通过智能导航系统选择最佳路线,从而减少交通拥堵。
此外,MEMS技术还能够制造出高精度的惯性导航系统,使得车辆在行驶过程中更精准地定位,提高行车安全性。
值得一提的是,随着自动驾驶技术的崛起,微机电系统技术将在无人驾驶领域发挥重要作用。
通过集成传感器和控制系统,车辆可以自主感知周围环境并自动规划行驶路线,使驾驶更加便捷和安全。
与此同时,微机电系统技术还在环境监测领域发挥重要作用。
全球气候变化和环境污染成为了全球议题,对环境监测的需求日益增长。
MEMS技术可以制造出微型气象站和空气质量传感器,可以实时监测气温、湿度、大气压力、PM2.5等环境指标,提供准确的数据支持。
这些数据可以帮助政府和民众更好地了解环境状况,及时采取相应的措施改善环境质量,为可持续发展做出贡献。
未来,随着人工智能、物联网和5G技术的不断发展,微机电系统技术有望迎来更广阔的应用前景。
微系统技术在制造业中的应用研究微系统技术是一种高度集成的系统设计技术,它包含了微电子技术、微机械技术、传感器技术及其它相关技术的综合应用,可实现微小尺寸、低功耗、高性能的微系统设计,令微系统得到越来越广泛的应用。
在制造业中,微系统技术的应用已成为不可或缺的一部分。
微系统技术在制造业中的应用,主要体现在以下几个方面。
一、制造过程监测制造过程中,微系统技术通过传感器集成在加工设备中,能够实时监测加工过程中的温度、压力、振动等参数,及时检测设备故障,并自动调整设备运行参数,以保障加工质量的稳定性和整体效率。
例如,一些国内外的机床制造商已经将微电子技术和传感器技术应用在机床上,实现了对加工中力和细微振动的实时监测,并通过反馈控制对机床运行参数进行调整,从而提高了加工精度和稳定性。
二、质量检测微系统技术在制造业中还可应用于产品的质量检测。
制造企业可以通过在产品的制造和装配中集成传感器和计算机控制系统,实现对产品的全过程质量检测,包括关键零件的质量控制和成品的质量检测。
例如,在半导体制造过程中,微系统技术可用于在线测量生产过程中的关键参数,例如温度、压力、光照强度等,以实时监测制造过程中的异常情况,及时调整生产过程和设备参数,从而提高制程的可控性和产品质量的可靠性。
三、离线检测微系统技术在制造业中还常用于离线检测,通常是应用于某些特殊的或是高精度的制造环节。
例如,利用光学仪器和粒子计数器等微系统技术设备,可以对半导体芯片中等尺寸特征的表面形貌和缺陷进行3D形貌检测和数字尺寸检测,并检测出芯片形貌和缺陷之间的相关性,帮助调节生产过程以提高产品的可靠性。
四、节能减排微系统技术在制造业中的另一个重要应用是节能减排。
通过在生产过程中利用微系统技术,在不降低生产技术的前提下提高生产效率,降低废气、废水和废渣的产生,实现制造业的环保和可持续发展。
例如,在电子制造生产过程中,采用微电子技术实现对电线使用的控制,可以大大减少电子设备中的电源损耗,提高设备的节能效率和寿命。
微系统技术的概念、应用及发展论文微系统技术简称MST,它的基本工艺技术是硅的腐蚀和键合。
MST的前景是壮观的,其工艺是从集成电路加工派生出的批量加工技术。
预期,MST将会同集成电路一样,通过新的而且便宜的产品来改变人们的生活。
以下是店铺今天为大家精心准备的:微系统技术的概念、应用及发展相关论文。
内容仅供阅读与参考!微系统技术的概念、应用及发展全文如下:1. 背景最近几年里,在微机系统技术方面具有广泛的研究,普遍认为在未来的十年间微型单元的微机系统和增加对微型设备的应用有很好的发展趋势。
分析家预测在未来的几年间微系统技术在设备制造方面将产生深远的影响。
微系统技术还被作为微型机械电子系统技术。
微型机械电子系统是用小型机械和电子结构结合在一个系统上来命名的。
微机系统技术是80年代出现的,在过去的十年里得到了很好的发展,并且被认为将成为21世纪最终要的技术之一。
微型化的优点有很多,微电子的成功就很好地证明了这一点。
微型设备的小尺寸使得器械越来越小、越来越紧凑,并且便于携带,同时也能手动操作。
当各种功能结合在一起时,设备的功能也增加了,比如:感应器、扬声器和控制器被集成在同一微型设备上。
由于它们有个高频共振频率,微型机械传感器有个动态范围和快速响应时间。
在微小热交换方面能够更加快速、有效地发生,就像一个微型测量设备。
微型机械电子系统现在正处于产品即将进入市场竞争的发展阶段。
微型机械电子系统在全球市场的销售额到2002年将达到3.8亿,到2005年将达到5亿。
微系统技术的应用领域覆盖了一个很广的范围,从电子学到光学,从化学到生物技术和医疗工程。
而且,微型机械电子系统是个类似于集成电路批量制作的技术。
硅晶体是个应用很广的材料。
由于大批量生产属性和高额材料费用,硅晶体的一个缺点是昂贵的价格。
微机系统技术大范围的发展依赖于能够经济可靠地制造成型微小单元的加工系统。
聚合体微小化技术,如,微成型技术就是一个低成本生产微小单元的微系统技术。
微成型作为注射成型的一个新分支,目前还处于幼年阶段。
它不只是测量某个东西,挑战全新领域的专门技术。
成型机械,设备(工具),材料和工艺参数,以及成分的选取与检测都需要特别的研究。
为了面对微型化的挑战,Gintic开始着手通过一个整体程序发展聚合体的微型制造发展核心方面来研究微成型流程的发展。
2. 目的工程的目的是发展塑料微注射成型工艺技术,通过利用大量的新兴高分子塑料高效率生产大量产品。
3. 方法论微注射成型实验研究的是在最大注射量为1 毫升的微成型机械设备上进行的。
微单元是利用塑料工程技术设计制造的。
3.1. 单元设计及材料选择两种微单元在工程中的研究指的是制件相关的最大体积的单元和微型设备,以及微小体积的微单元。
微型设备单元的研究是镜片组排列顶部和底部的19个微小镜片的表面设计。
这种微镜片组排列被广泛利用到两道激光束继承光纤的工业上。
选择具有良好光学、机械和工艺性能的PC(聚碳酸酯)作为这种单元的聚合体材料。
一些微小单元的研究主要是一系列微齿轮的研究。
微齿轮在手表,微型泵体,微型传递系统工业上具有很好的发展前景。
三种直径从1厘米到3厘米的微齿轮被运用到微型单元的成型研究上。
这三种微齿轮的聚合体材料是聚苯醛。
3.2. 微成型机械、微成型设备及仿真研究目前研究的微注射成型机械是如图(1)所示的由Battenfeld公司生产的微系统@R50.该成型机械的注射系统是由一个螺杆式挤压机构和一个活塞机构组成的传统注射系统。
通过利用螺杆式塑化系统,能够用作利用精确脉冲信号控制注射量精确度的小直径泵体熔融注射。
两种微成型分别为生产镜片组排列和齿轮单元设计制造的。
被用作两种成型的成型基础是具有工装尺寸为120毫米*160毫米的同一性。
微镜片组排列模具是具有一个三分型面,一型腔能够轻松自动移动的模具,如图1.所示,微齿轮模具是一个能够相互变换成型插件的整体模具。
一个两型腔插件能够同时成型两个同样的齿轮单元。
微型(DOE)电火花线切割技术被用来成型插件的生产制造上。
直径为10微米的电极丝被用作电火花线切割加工像齿尖这样单眼的电极材料。
模具填充方针是为了研究聚合体树脂注入微型模具的过程。
3.3 通过实验方法来设计研究在微注射成型工艺中,有很多特殊的工艺参数,这些参数控制着活塞的移动和熔料筒的设定。
这使得优化选择和设定工艺更难像传统注射成型工艺那样进行。
为了优化选择工艺,这些重要的工艺参数的影响结果必须在产品生产工艺中确定。
目前,实验(DOE)电火花方法的设计研究被甬道微单元的成型工艺研究上。
一部分因子的设计被用到研究中,在两相关面上的因子设计影响每个因素的研究。
它们在涉及很多过程参数在整体注射工艺中的初始阶段起着很重要的作用。
3.4 过程监控和最优化选择在注射成型工艺中,重要的工艺参数的持续监控对工艺优化和工艺控制是很重要的。
过程温度和压力被作为注射成型工艺的监控参数,尤其是模具型腔温度和型腔压力。
在微成型过程中,由于型腔尺寸太小,所以很难测试型腔的具体压力。
在目前的研究中,通过注射活塞提供的注射压力被监控,以及注射压力曲线和它的整体注射时间被监控,同时也用来监视和控制流程。
数据接受监控系统是为了监控注射压力而设定的,如图表2所示,数据分析在完成,并且这些信息显示在计算机显示器上,同时这些信息作为数据文件被存储到数据接受系统。
3.5 微单元特征和过程注射量研究微单元检验和特征在统计分析技术和显微镜技术的应用中被完成。
应用设备包括一个并行测量仪,一个表面光洁测试仪,一个电子显微镜和一个光学显微镜。
工艺稳定性和注射量研究在微成型工艺中进行,制造单元在优化工艺状态中特别统计分析,从而得到工艺稳定性信息。
4. 应用4.1. 注射成型微小单元图3所示的是成型塑料齿轮图片对照剪修纸,也在图中展示了一个直径为3毫米的塑料齿轮的微小照片。
在图4中,一个齿顶圆直径为1毫米的齿轮机构被展示在画面中。
从这些小图片中可以刊出这些塑料零件有清晰的结构精度和表面粗糙读。
这些齿轮的齿性结构的直径范围只有几十微米,比人的头发直径还要小。
展示在图5中的是用PC(聚碳酸酯)树脂成型的镜片组排列图片。
这些小图片通过SEM展示了在两个不同放大率的镜片组主视面。
成型单元的重量、尺寸和表面质量作为成型单元的质量参数被检查与分析。
列在表格1中的是成型单元的一些物理特性。
4.2 工艺参数的影响因素对于1毫米的微型齿轮轴结构,一个两水平因子的设计被用来研究四个过程参数,测定尺寸、熔化温度、保压时间和模具温度。
四个中心点被添加到为了做一个12运动实验的八运动设计中。
分析工作是为了实验结果而产生的,成型齿轮的重量和只被用来分析实验设计的响应参数。
零件重量和齿顶圆直径的测量结果,作为过程状态特征被列在图6。
从这图中可观察到过程中的重量和齿顶圆直径的响应依照一个相似的样式,也就是,当零件重量很小是,齿顶圆直径也小。
这就是说:在成型过程中,齿轮齿顶段是最后被填充的部分,像是一个模具填充仿真结论。
如图7所示,齿轮齿顶端作为单元的最后填充部分,同时也是气泡潜在的地方。
对齿轮直径和零件重量的统计(DOE)分析结论作成一个直方图,是为了预测在消除重要性指令是它们之间的相互作用。
从表中,可以清楚地知道保压时间和测定尺寸是两个对零件质量有很大影响的过程参数。
从表中也可以看出测定尺寸和保压时间的交互作用也会影响齿轮的直径。
对于微型镜片组排列,部分因子的实验设计是大致产生的。
研究参数包括模具温度,塑化温度,冷却时间,注射速度,测定尺寸和保压时间。
对于零件重量的统计分析结果作为直方图表被列在图9。
从直方图中可发现,微型镜片组的重量是受到测定尺寸的影响的。
但是,除了测定尺寸之外,注射速度和模具温度也会严重影响零件的重量。
影响零件质量的三个重要过程参数就是测定尺寸,注射速度和模具温度。
在镜片组成型过程中,低注射速度用来减少残留应力应变。
在(DOE)研究中柱塞的注射速度被指定为从20毫米每秒到50毫米每秒。
既然微注射机的注射浇口一直延伸至没有特别加热的模具中,所以注射浇口的温度介于模具温度和料筒温度之间。
这个温度低于料筒温度,因为通常模具温度低于浇口注射温度。
如果利用低速注射,在浇口处的温降就会明显,同时塑化粘性也下降很多,从而导致斑点,零件的收缩和热变形。
在这种情况下,塑化温度和模具温度可起着一个重要的作用。
4.3 工艺监控与优化选择工艺优化选择研究已经在微注射成型工艺中进行。
既然在齿轮零件质量方面有重大影响的重要因素,被指定为测定尺寸和保压时间。
优化选择研究在这两个过程参数对齿轮成型的响应表面进行。
图10所示的是对于直径为1毫米的齿轮轴结构的预计相应表面,以及测定尺寸和保压时间作为变量。
从图中可看出,齿轮直径不仅受到测定尺寸和保压时间的影响,还受到这两个工艺参数联合功能的影响。
为了优化选择工艺,实验被用来检验各种测定尺寸和保压时间对零件尺寸的深层影响。
数据接收监控系统被用来监控和优化选择微成型工艺。
图11所示的是纪录的在不同测定尺寸注射点的压力曲线。
从图中可以看出,当测定尺寸增大是,注射压力也逐渐增大。
当测定尺寸小时,既然材料不够填充型腔系统,那么保持压力也不那么重要了。
既然测定尺寸和保压时间之间有重大的干涉,测定尺寸的优化选择工艺受到保压情形的影响。
图12所示的是保压时间和测定尺寸在零件质量方面的相互作用现象。
在保压作用下,型腔可以填充大约190立方毫米的测定尺寸,当没有保压作用是,大约210立方毫米的型腔测定尺寸需要被填充。
4.4. 过程稳定性和性能一个稳定工艺在大量生产具有固定质量的产品中是一个重要的先决条件。
工艺稳定性研究在利用微镜片组列成型的工程中完成。
零件重量和注射压力以及它们与过程时间的综合关系被作为模腔数量的一个功能来监控。
图13和图4所示的是联合在成型细节中不同阶段集合很多成型点的注射压力纪录。
从中可以看出,注射压力和综合头几十个成型点是很不稳定的,如图13所示。
随着工艺的继续,注射压力变得更加均衡,同时当过程稳定以后,保持在一个稳定的状态,就如图14所示。
对于微注射成型过程,过程性能的研究在工艺稳定后完成。
收集样品被研究,并且统计分析工作是为了获得过程信息而执行的。
对于成型过程,一个值1.33,通常被认为是一个好的CP价值,是能够被获得的。
5. 结论通过这项工程,塑料微注射成型方法的性能已经在Gintic被确定。
下面所列的是一些重要的成就和工程发现。
原材料是工程塑料重量小于0.6毫克的微单元已经被成功生产出来了。
对于不同的产品设计和聚合物材料,为了能更好流动和填充,应该利用不同模具运动机构。
工艺监控系统对微注射成型方法是非常有用处的。
一个监控系统显现微注射成型的整个工艺,并使得工艺参数更敏感,更容易优化选择和控制。