فناوری های ریز ساخت  و توسعه مرزهای دقت

5 مارس 2025-© shutterstock/BLACKDAY

Ellie Gabel، ویراستار وابسته در Revolutionized، به بررسی این موضوع می‌پردازد که چگونه ساخت میکرو، اتوماسیون، و پرینت سه‌بعدی تولید دقیق را برای اجزای کوچک و با دقت بالا پیش می‌برد.

ریزمحصول یک تکنیک ساخت به طور فزاینده ای محبوب است که اقلام کوچک – اغلب در مقیاس میلیمتری – را برای برآورده کردن تلورانس های دقیق تولید می کند.بسیاری از تکنیک‌های ساخت پیشرفته، این گزینه را در دسترس‌تر و دقیق‌تر کرده است و دستگاه‌های پزشکی، الکترونیک و موارد دیگر را بهبود می‌بخشد.

بازرسی ها در تولید خرد بسیار مهم هستند و اطمینان حاصل می کنند که محصولات با مشخصات مشتریان مطابقت دارند.

اگرچه دخالت انسان همچنان ضروری است، بسیاری از تولیدکنندگان راه‌های مناسبی را برای کاهش فرآیندهای دستی که ممکن است بسیار وقت‌گیر یا مستعد خطا شوند، کشف کرده‌اند. این مورد در مورد KIF Parechoc، تولیدکننده سوئیسی قطعات ساعت و قطعات فرعی بود.

مدیران می خواستند یک سیستم با یک کلیک برای شناسایی قطعات متعدد و وارد کردن اندازه گیری های آنها به یک پایگاه داده داخلی داشته باشند . با این حال، با توجه به محیط تولید چالش برانگیز و پیچیدگی‌های اندازه‌گیری قطعات کوچک متعدد با سرعت‌های بالا، آن‌ها دریافتند که هر فناوری اتخاذ شده به قابلیت‌های بینایی ماشین نیاز دارد.کوچکترین قطعات این شرکت تنها 20 میکرون ضخامت و کمتر از چند میلی متر قطر دارند.

KIF Parechoc قبلاً بازرسی ها و اندازه گیری ها را در یک مرکز اتاق تمیز جداگانه انجام می داد، اما تصمیم گیرندگان قصد داشتند این وظایف را به طبقه تولید منتقل کنند.راه حل خودکار انتخاب شده این تغییر را فعال کرد و به شرکت اجازه داد تا برای تمیز کردن، خشک کردن و اندازه گیری دقیق قطعات به طور خودکار به یک دستگاه تکیه کند.

از آنجایی که دستگاه دارای تجهیزات نوری بسیار پیشرفته است و می تواند به طور خودکار قطعات را برای بازرسی قرار دهد، اپراتورها نیازی به تنظیمات دستی ندارند.علاوه بر این، از آنجایی که اندازه گیری های 360 درجه انجام می شود، اعوجاج پرسپکتیو – که می تواند باعث نادرستی هایی شود که افراد باید بعداً آنها را اصلاح کنند – امکان پذیر نیست.

این مثال توضیح می‌دهد که چرا بسیاری از صنایع پس از پیاده‌سازی اولیه اتوماسیون، بازده تولید را بیش از 5 درصد افزایش داده‌اند.

تصمیم گیری های متفکرانه در مورد چگونگی، زمان و چرایی استفاده از اتوماسیون می تواند سطح کیفیت را بالا نگه دارد و در عین حال بهره وری را افزایش دهد.کار با قطعات ریز می تواند برای افراد سخت باشد، اما این کارها برای ماشین های تخصصی که به طور قابل اعتماد در محیط های شلوغ کار می کنند ایده آل هستند.

اتوماسیون همچنین می‌تواند تطبیق‌پذیری تولیدکنندگان را افزایش دهد و به شرکت‌ها اجازه می‌دهد تا طیف وسیع‌تری از قطعات کوچک را به مشتریانی با نیازهای خاص ارائه دهند.

دستیابی به دقت زیر میکرومتر با چاپگرهای سه بعدی

پرینترهای سه بعدی در کوتاه کردن زمان تولید و افزایش انعطاف‌پذیری، به ویژه زمانی که تولیدکنندگان به قطعاتی که به سختی پیدا می‌شوند نیاز دارند، بسیار مفید بوده‌اند.حتی برخی از شرکت ها چاپگرهای سه بعدی را در کارخانه های تولیدی خود راه اندازی کرده اند تا در صورت نیاز قطعات یدکی تولید کنند.

گاهی اوقات، مردم بر این باورند که قطعات کوچک از نظر تئوری به خوبی کار می‌کنند، اما قبل از راه‌اندازی تولید بزرگ‌تر، مدرک بیشتری می‌خواهند.

اگر سازندگان از آنها برای ساختن نمونه های اولیه قطعات ریزمقیاس استفاده کنند، پرینترهای سه بعدی می توانند این اطمینان را بدهند. اگرچه تغییرات خاص محصول وجود دارد، گزینه های پرینت سه بعدی به طور متوسط ​​100 دلار هزینه دارند، که آنها را برای افرادی که خواهان چندین طرح نمونه اولیه هستند ایده آل می کند.

برخی از شرکت‌های چاپ سه‌بعدی در بخش‌های ریز و فوق‌دقیق تخصص دارند و به بخش جدید اما رو به رشد بازار دست می‌زنند.یک مثال Scrona AG است که از ساخت افزودنی برای نیمه هادی ها، نمایشگرها و سایر اجزای مورد تقاضا استفاده می کند. رویکرد نوآورانه این شرکت از نیروهای الکترواستاتیک برای بیرون کشیدن جوهر از نازل و هدایت آن به سمت بستر چاپگر استفاده می کند.

این روش تخلیه الکترواستاتیک جوهر آگنوستیک است و به سازندگان اجازه می دهد از ویسکوزیته های مختلف از محلول های نمک گرفته تا موم ها استفاده کنند. علاوه بر این، این روشی با سرعت بالا برای تولیدکنندگانی است که می خواهند در حین بررسی این تکنیک، خروجی بالایی داشته باشند.

کاربران می توانند اقلام چند بعدی با ابعاد جانبی کمتر از 1 میکرومتر ایجاد کنند و ضخامت را در مقیاس نانومتری کنترل کنند.افرادی که محصولاتی را برای ورود به داخل بدن تولید می کنند باید در ارزیابی های خود دقیق باشند، به خصوص که کمبودهای ناخواسته می تواند زندگی را تغییر دهد.با این حال، پیشرفت تولید ریز راه طولانی را طی کرده است، و برخی از متخصصان پزشکی معتقدند دستگاه‌های کوچک می‌توانند به بیماران کمک کنند زندگی طولانی‌تر و سالم‌تری داشته باشند.

داروهایی که در داخل بدن قرار می گیرند می توانند داروهای خاصی را به مکان های مورد نیاز تحویل دهند و به طور بالقوه بسیاری از عوارض جانبی شدید مداخلاتی مانند شیمی درمانی را کاهش دهند.

به طور مشابه، این خلاقیت‌های کوچک می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا درباره تأثیرات داروهای جدید بر بدن بیشتر بیاموزند و نشان دهند که آیا این درمان‌ها برای استفاده گسترده بی‌خطر هستند یا خیر.

در یک مورد، محققان میکروربات هایی با ساختاری به قطر تقریبی 30 میکرون ساختند که دارو را به موش های مبتلا به تومور مثانه می رساند.آزمایش او به جوندگان چهار درمان در طول 21 روز داد. نتایج نشان داد که ارائه دارو با روبات‌های کوچک در کاهش اندازه رشد بیش از روش‌های معمولی مؤثر است.بر اساس این موفقیت، تیم بر این باور است که کار آنها می تواند نحوه دریافت داروها و حتی جراحی های مبتنی بر ربات را بهبود بخشد.

اگرچه آنها برای مدتی نوآوری خود را بر روی انسان آزمایش نخواهند کرد، اما این کار اولیه برای نشان دادن اینکه کدام تصمیمات در دنیای واقعی به احتمال زیاد نتیجه می دهند مهم است.

افرادی که در نسل‌های قبلی صنعت و تولید کار می‌کردند، گاهی متوجه می‌شدند که محصولات با کاهش اندازه‌شان، دقت کمتری پیدا می‌کنند.با این حال، این نمونه‌های جذاب نشان می‌دهند که فناوری‌های پیشرفته، مانند چاپگرهای سه بعدی و اتوماسیون، به مردم اجازه می‌دهند تا اقلام کوچکی را بدون کاهش دقت بسازند.

این دستاوردهای تولید خرد، محققان، مدیران تولیدی و دیگران را تشویق می‌کند تا مرزها را بشکنند و گزینه‌های جدیدی را برای افزایش رقابت شرکتی و در عین حال بهبود زندگی مردم دنبال کنند.علاوه بر این، فرآیندهای آنها به همتایان و سایر طرف های ذینفع اطلاع می دهد که چه چیزی بهترین کار را انجام می دهد و پایه ای برای تحقیقات بیشتر ایجاد می کند.