Micro-CNC-bewerking: processen, typen en voordelen

“Van industrieën als de geneeskunde tot de luchtvaart is het micro-CNC-freesproces een algemeen aanvaarde methode geworden voor het produceren van kleine gadgets vanwege het vermogen om kleine toleranties te bereiken.”

De miniaturiseringstrend is waarneembaar, waarbij producten worden gemaakt met kleine componenten van enkele milli tot micron. Deze trend is relevant voor de automobiel- en biomedische industrie, de lucht- en ruimtevaart- en elektronica-industrie en de communicatie-industrie. De bovenstaande eisen hebben het gebruik van precisie-microbewerking gedwongen. Het gaat niet alleen om het maken van kleine onderdelen; het gaat over het verkrijgen van kenmerken op onderdelen, groot of klein, om naar wens te zijn. Dit betekent het gebruik van ingewikkelde methoden en procedures om de nauwkeurigheid van de behaalde resultaten te vergroten. Dit artikel gaat over microbewerking, de vergelijking ervan met de conventionele technieken, verschillende processen die betrokken zijn bij microbewerking, gereedschappen die bij het proces worden gebruikt, en de verschillende toepassingen van microbewerking op verschillende gebieden.

Micro-CNC-bewerkingen gedefinieerd

Precisie microbewerking 

Mike CNC-bewerking maakt gebruik van kleine CNC-machines die speciaal zijn ontwikkeld om op microniveau te werken. Deze nauwkeurigheidsgereedschappen, zoals microfrezen, draaibanken en EDM's, kunnen kleine onderdelen met grote precisie produceren en zelfs kenmerken van 1 μm produceren. Deze machines worden bestuurd door Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing-software en vertalen de 3D-ontwerpen in instructies voor het snijden, frezen en vormgeven van materialen zoals metalen, kunststoffen, keramiek en silicium.

Microbewerking volgens de traditionele technieken 

Microbewerking kan in sommige opzichten worden onderscheiden van de conventionele bewerkingsprocessen. Ten eerste kan het werkstukken maken met minimale toleranties en kleine kenmerken die andere bewerkingsprocessen niet kunnen produceren. De gereedschappen die bij microbewerking worden gebruikt, zijn kleiner van formaat en hebben een hoge nauwkeurigheid; daarom hebben ze meer zorg nodig bij het hanteren en positioneren voor gebruik. 

Ook is microbewerking veelzijdig met betrekking tot het te bewerken materiaal, dat kunnen metalen, polymeren of composieten zijn. Deze flexibiliteit is wenselijk in verschillende industrieën waar onderdelen nodig zijn die nauwkeurig zijn en ingewikkelde kenmerken hebben. Sommige van de industrieën die microbewerking gebruiken, zijn de productie van halfgeleiders en medische apparaten, omdat het proces een hoge precisie oplevert, wat nodig is voor de productie van nieuwe technologie en medische apparatuur.

Onderzoek naar microbewerkingsmethoden 

In de metaalverwerkende industrieën worden verschillende microbewerkingsmethoden gebruikt. Enkele van de meest voorkomende zijn;

Mechanische microbewerking: 

• Hoge nauwkeurigheid voor gedetailleerde componenten en onderdelen. 
• Toegepast op elektronica en medische gebieden. 
• Dit zorgt ervoor dat het werk zeer nauwkeurig is en een zeer glad oppervlak heeft. 
• Geavanceerde apparatuur voor micro-onderdelen en componenten. 
• Verbetert de productiviteit bij de productie van ingewikkelde onderdelen. 
• Het ondersteunt de processen van rapid prototyping en nauwkeurige productie. 

Micro-frezen

Micro-CNC-frezen

Bij deze techniek wordt gebruik gemaakt van een snijgereedschap dat rond het werkstuk draait. Het verwijdert een kleine hoeveelheid materiaal van het werkstuk. Het is geschikt voor het creëren van delicate en ingewikkelde patronen en vormen op het materiaal. Geschikt voor verschillende materialen, het geeft precisie. Meestal produceert het micro-schimmels en microfluïdische systemen. Het produceert ook onderdelen voor gezondheidszorg en elektronische instrumenten. De kernfuncties zijn als volgt; 

• Er wordt gebruik gemaakt van kleine snijders en Computer Numerical Control-technologie. 
• Gespecialiseerd in het vormgeven van complexe geometrieën. 
• Ze worden gebruikt voor kleine en ingewikkelde onderdelen, maar ook voor micromallen. 
• Hoog in de halfgeleider- en ruimtevaartindustrie. 
• Het maakt het maken van prototypes en nauwkeurige productie mogelijk. 
• Versterkt de competenties in micro-engineeringoplossingen. 

Micro-draaien: 

Micro-draaien

Net als bij de draaibewerking omvat microdraaien ook de rotatie van het werkstuk. Een snijgereedschap beweegt langs een rechte lijn. Dit proces wordt op kleinere schaal uitgevoerd. Het wordt met een hoge mate van precisie toegepast bij het maken van ronde of cilindrische onderdelen. Hierdoor kan de detaillering van het onderdeel zeer hoog zijn. Enkele voorbeelden zijn miniatuurpennen en micro-assen. De voordelen zijn onder meer het glanzende oppervlak en de hoge nauwkeurigheid van het product. 

• Creëert nauwkeurig kleine cilindrische componenten. 
• Cruciaal voor medische apparaten en onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart. 
• Verbetert de hoge oppervlaktekwaliteit en productiviteit. 
• Begeleid door microfrezen voor diverse productie. 
• Maakt complexe patronen en utilitaire onderdelen mogelijk. 

Micro-boren: 

Micro-boren

•  Maakt kleine, nauwkeurige gaten voor elektronica. 
•  Essentieel bij de productie van PCB's en microfluïdische apparaten. 
•  Helpt een hoge nauwkeurigheid te bereiken bij de productie van de componenten. 
•  Maakt de creatie van complexe samenstellingen tegen hoge snelheden mogelijk. 
•  Vergemakkelijkt nauwkeurig boren op kleine componenten. 

 Micro-slijpen: 

Micro-slijpen

•  Het maakt gebruik van fijne schuurmiddelen voor fijne oppervlakteafwerkingen. 
•  Cruciaal voor optische en precisieonderdelen. 
•  Polijst oppervlakken van onderdelen volgens hoge kwaliteitsnormen. 
•  Verbetert de prestaties in micro-engineeringprocessen. 
•  Ze ondersteunen het nauwkeurig snijden en vormgeven van de materialen, evenals de afwerking. 
•  Het kan efficiënt worden gebruikt in combinatie met andere microbewerkingsprocessen. 

 Micro-ultrasoon bewerken (Micro-USM): 

• Bevat ultrasone trillingen en schuurmiddelen. 
• Geschikt voor gebruik in moeilijk te snijden materialen, zoals keramiek. 
• Vermindert de thermische effecten op het materiaal dat wordt gesneden of bewerkt. 
• Gebruikt bij de vorming van complexe structuren bij de productie van halfgeleiders. 
• Het is nuttig bij het ondersteunen van componenten met hoge precisie bij de productie van MEMS. 
• Verbetert de competenties in micro-elektronica en optica. 

 Thermische microbewerking: 

• Gebruik warmte-energie voor het nauwkeurig snijden of scheren van het materiaal. 
• Geschikt voor moeilijk te bewerken materialen die in de lucht- en ruimtevaartindustrie worden gebruikt. 
• Er kan een hoge maatnauwkeurigheid en gedetailleerd werk worden gecreëerd. 
• Maakt het mogelijk microkenmerken op het oppervlak van een werkstuk te creëren. 
• Aanbevolen voor ontwerpen met ingewikkelde vormen en veel details in de te maken onderdelen. 
• Verbetert het productieproces bij gevoelige toepassingen. 

Voordelen van microbewerkingsonderdelen voor de lucht- en ruimtevaart

• precisie: CNC-technologie bij microbewerking is zeer nauwkeurig, en dit is vooral handig voor onderdelen in de lucht- en ruimtevaart, omdat deze volgens strenge normen worden vervaardigd. 
• Efficiëntie: Microbewerking heeft ook het voordeel dat het de personeelskosten verlaagt en tegelijkertijd de tijd die nodig is voor de productie van onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart verkort. 
• Veelzijdigheid: CNC-machines zijn zeer veelzijdig en kunnen metalen, kunststoffen, keramiek en andere materialen snijden, waardoor het mogelijk is sommige onderdelen vorm te geven. 
• Consistentie: CNC-technologie helpt ook bij het verbeteren van de mate van nauwkeurigheid in het productieproces en het vermijden van gevallen waarin een bedrijf producten van ondermaatse kwaliteit ontwikkelt als gevolg van verschillende batches. 
• Innovatie: Microbewerking wordt gebruikt in nieuwe generatie ontwerpen en kleine componenten in hedendaagse lucht- en ruimtevaartsystemen zoals UAV's en microsatellieten. 

Overwegingen en beperkingen voor microbewerking

• Initiële investering: De initiële kosten van micro-CNC-machines en de implementatie van de machines zijn relatief hoog. De kosten moeten dus goed worden begrepen en de voordelen van de machines moeten op de lange termijn worden bekeken. 
• Operationele expertise: CNC-machines worden bediend met een bepaald niveau van vaardigheid en ervaring; dit betekent dus dat de operators die gewend zijn aan de traditionele manier van bedienen van machines enige tijd nodig hebben om aan de nieuwe technologie te wennen. 
• complexiteit: CNC-machines zijn ideaal voor het produceren van ingewikkelde onderdelen, maar het programmeren en bewerken van de machines is een punt van zorg, vooral als het proces opnieuw moet worden ontworpen of gewijzigd. 
• Aanpassingsvermogen: CNC-machines zijn het meest geschikt voor toepassing in productieprocessen die niet vaak een ontwerpwijziging met zich meebrengen, omdat dit zou betekenen dat de machines opnieuw geprogrammeerd of op de een of andere manier aangepast zouden moeten worden, en dit kost tijd. 
• Economische levensvatbaarheid: Daarom kan worden geconcludeerd dat microbewerking effectief is bij het vervaardigen van componenten met hoge nauwkeurigheid; de effectiviteit van microbewerking over de tijd en de mate van detail van lucht- en ruimtevaartcomponenten moeten echter worden beoordeeld. 

Compatibel micro CNC-bewerkingsmaterialen

Micro-CNC-bewerking is aanpasbaar aan zowel kunststoffen als metalen. De meest gebruikte metaallegeringen en kunststoffen zijn onder meer;

Metalen en legeringen 

Micro-CNC-bewerkingen zijn veelzijdig en kunnen vrijwel alle soorten metalen en legeringen verwerken. Aluminium heeft de voorkeur omdat het licht en robuust is, terwijl roestvrij staal de voorkeur heeft omdat het niet roest. Een ander materiaal dat veel wordt gebruikt is messing, omdat het wordt gekenmerkt door een goede bewerkbaarheid en corrosiebestendigheid. Voor de gevallen waarin sterkte en duurzaamheid vereist zijn, is het beste materiaal om mee te werken titanium bewerken

vanwege de sterkte-gewichtsverhouding en weerstand tegen corrosie. Toch is het een uitdaging en vereist het speciale gereedschappen om het vorm te geven. Bovendien worden sommige materialen zoals Inconel gebruikt omdat ze zeer hitte- en corrosiebestendig zijn en kunnen worden gebruikt onder zware omstandigheden.  

CNC-kunststoffen 

Deze bewerking geldt ook voor diverse kunststoffen, en al deze kunststoffen hebben hun voordelen. ABS is relatief goedkoper en wordt veel gebruikt vanwege de uitstekende bewerkbaarheid. POM of Polyoxymethyleen is zeer stijf, heeft een lage wrijving en is stabiel. PEEK (Polyether Ether Ketone) heeft een hoge temperatuurbestendigheid en mechanische sterkte; daarom wordt het zeer gewaardeerd. Andere soorten kunststoffen zijn PEI (Polyetherimide), dat een hoge hittebestendigheid en mechanische sterkte heeft, en PAI (Polyamide-imide), dat onder spanning zeer sterk is. Ook polycarbonaat, PTFE (Teflon) en nylon hebben de voorkeur vanwege hun lichtgewicht elektrische isolatie, en bovendien zijn ze goedkoper dan andere materialen. Als u meer wilt weten over kunststoffen, vindt u hier onze gedetailleerde gids cnc-bewerking van kunststof. 

Keramiek

Keramiek wordt ook veel gebruikt bij micro-CNC-bewerkingen vanwege hun hittebestendigheid, hardheid en elektrische isolatie. Ze zijn echter relatief bros, waardoor ze tijdens machinale bewerkingen kunnen afbrokkelen of barsten. Daarom is het essentieel om de juiste gereedschappen en bewerkingsparameters te selecteren om de kwaliteit van de keramische onderdelen, de oppervlakteafwerking en de nauwkeurigheid te behouden voor toepassingen in de elektronica en de ruimtevaart.  

Composites

Micro-CNC-bewerkingen worden steeds populairder, en onder hen worden vezelversterkte kunststoffen, vooral met koolstofvezels versterkte kunststoffen, steeds populairder. Deze materialen staan ​​bekend om de interactie van de eigenschappen van de materialen waaruit ze zijn gemaakt; ze beschikken over een hoge sterkte-gewichtsverhouding. CFRP's zijn ideaal voor toepassing op plaatsen waar gewicht een kritische factor is en waar behoefte is aan hoge sterkte, zoals in de lucht- en ruimtevaart en in hoogwaardige auto's. Bij het gebruik van composieten zijn specifieke technieken nodig om met de eigenschappen van het materiaal om te gaan en duurzame componenten te produceren. 

Chemische en elektrochemische microbewerking 

Chemical Micro Machining is het proces waarbij chemicaliën worden gebruikt om materiaal te etsen om microkenmerken op metalen, glas en silicium te creëren. Gedetailleerde circuitpatronen worden gebruikt in de halfgeleiderindustrie omdat ze contactloos etsen mogelijk maken om mechanische krachten te minimaliseren. 

Elektrochemische microbewerking (ECMM)

Elektrochemische microbewerking (ECMM)

Electrochemical Micro Machining (ECMM) is een proces van de nieuwe generatie dat gebruik maakt van anodische oplossing in een elektrolytoplossing, wat ideaal is voor het snijden van hardmetaal en legeringen zonder hittestress toe te passen. Deze kan complexe patronen ontwerpen met een hoge oppervlakteafwerking voor de lucht- en ruimtevaart-, medische en auto-industrie. 

Hybride microbewerking 

Microbewerkingshybridisatie kan worden omschreven als het combineren van verschillende technieken in het bewerkingsproces om de nauwkeurigheid van het proces te vergroten. De hybride methoden gebruiken een van de technieken voor de geometrieën en hoge aspectverhoudingen en een andere voor de volgende stappen, en soms worden mechanische en thermische processen achter elkaar gebruikt. 

AHMM correleert de belangrijkste microbewerkingen met de secundaire processen, inclusief ultrasoon, om de MRR te verbeteren en tegelijkertijd de gereedschapslijtage te verminderen. Het wordt voornamelijk toegepast in de lucht- en ruimtevaart- en medische industrie, omdat precisie essentieel is bij de productie. 

Andere innovatieve methoden 

Micro Abrasive Jet Machining (Micro-AJM) is een proces waarbij met hoge snelheid microdeeltjes van het schuurmiddel worden gebruikt om materiaal van het oppervlak van bros materiaal zoals glas en keramiek te eroderen zonder enig effect van hitte op het werkstuk. Het is geschikt voor het verdunnen van randen, fijne afwerking van het materiaal en de vorm van de snijkant. Micro-Focused Ion Beam Machining (Micro-FIB) maakt gebruik van ionenbundels voor het snijden en afzetten van materiaal, wat essentieel is bij de productie van halfgeleiders en MEMS voor nanotechnologietoepassingen. 

Toleranties voor microbewerking

Microbewerking leidt tot kleine toleranties, en de tolerantie is anders dan de gebruikte techniek. Over het algemeen, tolerantie voor cnc-bewerking hangt af van het materiaal en de complexiteit van het te produceren onderdeel. Microbewerking kan ±0 bereiken. 001 mm tot ±0. 005 mm, wat in veel toepassingen enigszins nauwkeurig is, zoals hierboven vermeld. In bepaalde toepassingen zijn de toleranties zo laag als ±0—0001 mm. 

Bij microbewerking varieert de tolerantie van verschillende methoden dus van elkaar. Microfrezen leidt doorgaans tot ±0. 005 mm toleranties. Deze toleranties worden nog krapper gemaakt door zeer nauwkeurige instellingen. Micro-EDM is zeer nauwkeurig; de nauwkeurigheid ligt doorgaans binnen ±0. 001 mm tot ±0. 003 mm Micro-LBM-toleranties zijn een functie van laservermogen en precisie. 

Micro-USM levert doorgaans ±0 op. De toleranties in de orde van ± 0 mm zijn afhankelijk van het materiaal van het te produceren onderdeel. Chemische en elektrochemische processen bereiken ±005. 0 mm toleranties. Deze methoden geven een betere controle over het materiaalverwijderingsproces, wat resulteert in een betere nauwkeurigheid. Over het algemeen wordt de nauwkeurigheid van microbewerking gewaardeerd. Dit maakt hem geschikt voor hoognauwkeurige industrieën zoals de auto-industrie.

Prolean Tech: Precisiemicrobewerkingsdiensten op ons platform

Prolean Tech is een precisieproductiebedrijf dat zich bezighoudt met de productie van kleine, complexe en speciale onderdelen voor enkele van de toonaangevende fabrikanten van medische apparatuur ter wereld. Het bedrijf houdt zich meer bezig met het ontwerpen en vervaardigen van specifieke implanteerbare onderdelen voor sectoren zoals de orthopedische, orthopedische wervelkolom-, cardiovasculaire, vasculaire, endovasculaire en bekkengezondheidszorg. We zetten ons in voor nieuwe segmenten zoals Robot-Assisted Surgery (RAS) en Minimally Invasive Surgery (MIS) en werken samen met OEM's om onze medische procedures te verbeteren. 

Ons bedrijf is FDA-geregistreerd en voldoet aan ISO 13485 voor kwaliteitsborgingsprogramma's. Van de basisopleiding die wordt gegeven bij indiensttreding tot de uitgebreide processen die in elk productieproces zijn opgenomen, kwaliteit maakt deel uit van ons bedrijf. Dit komt omdat engineering, kwaliteit en productieactiviteiten nauw met elkaar verbonden zijn om te garanderen dat u de beste onderdelen krijgt. Ontdek meer over onze cnc-bewerkingsservice.

eindnoten

Tot slot, Micro-CNC-bewerking is cruciaal bij de productie van kleine en ingewikkelde onderdelen. We hebben gesproken over de voor- en nadelen ervan, de eis van kleine tolerantie, vergelijkbare materialen en de succesfactoren. We hebben ook gekeken naar de industrieën die profiteren van deze technologie en de verschillende micro-CNC-bewerkingstechnieken bestudeerd. Van de medische sector tot de ruimtevaart, van elektronica tot de automobielsector: wij leveren ingewikkelde ontwerpen bij u thuis. Bovendien worden onze micro-CNC-bewerkingsdiensten gekenmerkt door precisie, kwaliteit en betrouwbaarheid dankzij het gebruik van moderne technologie en een professioneel team.