Микроэкструзия

Микроэкструзия — это процесс экструзии микроформования , выполняемый в субмиллиметровом диапазоне. Как и при экструзии , материал проталкивается через отверстие матрицы, но поперечное сечение полученного продукта может поместиться в квадрат со стороной 1 мм. С момента появления идеи микроформования в 1990 году было разработано несколько процессов микроэкструзии. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]} Впервые была внедрена микроэкструзия вперед (плунжер и заготовка движутся в одном направлении) и назад (плунжер и заготовка движутся в противоположном направлении), а позже были разработаны методы экструзии чашки вперед-назад и двойной чашки. ^{[ 2 ]}^{[ 4 ]} Независимо от метода, одной из самых больших проблем при создании успешной микроэкструзионной машины является изготовление матрицы и пуансона. «Небольшой размер матрицы и плунжера, а также строгие требования к точности требуют подходящих производственных процессов». ^{[ 2 ]} Кроме того, как отметили Фу и Чан в обзоре современных технологий 2013 года, прежде чем микроэкструзия и другие технологии микроформования смогут быть внедрены более широко, необходимо решить несколько проблем, включая деформационную нагрузку и дефекты , стабильность формовочной системы, механические свойства и другие размерные воздействия на структуру и границы кристаллитов (зерен). ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Разработка и использование

Микроэкструзия является результатом микроформовки, науки, которая в начале 1990-х годов находилась в зачаточном состоянии. В 2002 году Энгель и др. лишь несколько исследовательских экспериментов, включающих процессы микроглубокой вытяжки заявил, что до этого момента было предпринято и экструзии, ссылаясь на ограничения в резке заготовок и трудности в производстве инструментов и обращении с ними. ^{[ 1 ]} К середине-концу 2000-х годов исследователи работали над такими проблемами, как поток заготовок, межфазное трение, сила экструзии и размерные эффекты, «отклонения от ожидаемых результатов, которые возникают при уменьшении размеров заготовки или образца». ^{[ 2 ]} Совсем недавно исследования по использованию ультрамелкозернистого материала при более высоких температурах пласта и применению ультразвуковой вибрации в этом процессе продвинули науку дальше. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} Однако прежде чем начнется массовое производство микродеталей, таких как штифты, винты, крепежные детали, разъемы и розетки, с использованием методов микроформования и микроэкструзии, необходимы дополнительные исследования в области производства, транспортировки, позиционирования и выбрасывания заготовок. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

Методы микроэкструзии также применяются для экструзии биокерамики и пластика и производства компонентов рассасывающихся и имплантируемых медицинских устройств , от биорезорбируемых стентов до систем контролируемого высвобождения лекарств . ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}

Процессы микроэкструзии

Как и при обычной экструзии на макроуровне, за прошедшие годы было описано несколько подобных процессов микроэкструзии. Самыми основными процессами были прямая (прямая) и обратная (непрямая) микроэкструзия. При микроэкструзии вперед плунжер (который продвигает заготовку вперед) и заготовка движутся в одном направлении, тогда как при обратной микроэкструзии плунжер и заготовка движутся в противоположных направлениях. Они, в свою очередь, применяются в специализированных областях, таких как производство микрозаготовок, латунных микроштифтов, валов микрозубчатых передач и микроконденсаторов. ^{[ 2 ]}^{[ 4 ]} Однако к микроэкструзии применялись и другие процессы, в том числе экструзия чашки вперед-назад и экструзия двойной чашки (одна вперед, одна назад). ^{[ 4 ]}

Сильные стороны и ограничения

Сильные стороны микроэкструзии по сравнению с другими производственными процессами включают ее способность создавать очень сложные поперечные сечения, сохранять химические свойства, кондиционировать физические свойства и обрабатывать материалы, которые являются хрупкими или зависят от физических или химических свойств. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Однако микроэкструзия имеет некоторые ограничения, связанные, прежде всего, с необходимостью совершенствования сравнительно молодого процесса. Диксит и Дас так описали это в 2012 году:

С уменьшением размеров и увеличением геометрической сложности объектов доступные в настоящее время технологии и системы могут оказаться не в состоянии удовлетворить потребности разработки. новые измерительные устройства, принципы и приборы, правила допуска Необходимо разработать материалов и процедуры. Базы данных с подробной информацией о различных материалах и их свойствах/пограничных свойствах, включая микроструктуры и размерный эффект, будут очень полезны для инноваций в продуктах и проектирования процессов. Необходимы дополнительные исследования микро/наноизноса и повреждений/отказов микропроизводственных инструментов . Должны быть установлены пределы формования для разных типов материалов на микроуровне. Более конкретные соображения должны быть включены в конструкцию машин, которые уменьшены для микроформования, чтобы соответствовать инженерным приложениям и требованиям. ^{[ 2 ]}

Дальнейшее чтение

Фу, МВт; Чан, WL (2013). «Обзор современных технологий микроформования». Международный журнал передовых производственных технологий . 67 (9): 2411–2437. дои : 10.1007/s00170-012-4661-7 .
Фу, МВт; Чан, WL (2014). «Глава 4: Процессы микроформования» . Разработка микромасштабных изделий посредством микроформования: поведение деформации, процессы, оснастка и ее реализация . Springer Science & Business Media. стр. 73–130. ISBN 9781447163268 .

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Энгель, У.; Экстайн, Р. (2002). «Микроформинг – от фундаментальных исследований к их реализации». Журнал технологии обработки материалов . 125–126 (2002): 35–44. дои : 10.1016/S0924-0136(02)00415-6 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Диксит, США; Дас, Р. (2012). «Глава 15: Микроэкструзия» . В Джайн, В.К. (ред.). Микропроизводственные процессы . ЦРК Пресс. стр. 263–282. ISBN 9781439852903 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Фу, МВт; Чан, WL (2013). «Обзор современных технологий микроформования». Международный журнал передовых производственных технологий . 67 (9): 2411–2437. дои : 10.1007/s00170-012-4661-7 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Фу, МВт; Чан, WL (2014). «Глава 4: Процессы микроформования» . Разработка микромасштабных изделий посредством микроформования: поведение деформации, процессы, оснастка и ее реализация . Springer Science & Business Media. стр. 73–130. ISBN 9781447163268 . Проверено 19 марта 2016 г.
^ Jump up to: ^а ^б Коломбо, Паоло; Перини, Катя; Бернардо, Э.; Капеллетти, Тициан; Макканьян, Джорджио (2003), «Керамические микротрубки из прекерамических полимеров», Журнал Американского керамического общества , 86 (6): 1025–1027, doi : 10.1111/j.1151-2916.2003.tb03413.x
^ Jump up to: ^а ^б Перале, Джузеппе; Пертичи, Джанни; Джордано, Кармен; Даниэле, Франческо; Маси, Маурицио (2008), «Неразлагаемая микроэкструзия рассасывающихся полиэфиров для фармацевтических и биомедицинских применений: примеры полимолочной кислоты и поликапролактона», Journal of Applied Polymer Science , 108 (3): 1591–1595, doi : 10.1002/прил.27875

[EngelMicro02-1] Jump up to: ^а ^б Энгель, У.; Экстайн, Р. (2002). «Микроформинг – от фундаментальных исследований к их реализации». Журнал технологии обработки материалов . 125–126 (2002): 35–44. дои : 10.1016/S0924-0136(02)00415-6 .

[DixitMicro12-2] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Диксит, США; Дас, Р. (2012). «Глава 15: Микроэкструзия» . В Джайн, В.К. (ред.). Микропроизводственные процессы . ЦРК Пресс. стр. 263–282. ISBN 9781439852903 .

[FuARev13-3] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Фу, МВт; Чан, WL (2013). «Обзор современных технологий микроформования». Международный журнал передовых производственных технологий . 67 (9): 2411–2437. дои : 10.1007/s00170-012-4661-7 .

[FuMicro14-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д ^и Фу, МВт; Чан, WL (2014). «Глава 4: Процессы микроформования» . Разработка микромасштабных изделий посредством микроформования: поведение деформации, процессы, оснастка и ее реализация . Springer Science & Business Media. стр. 73–130. ISBN 9781447163268 . Проверено 19 марта 2016 г.

[ColomboCeramic03-5] Jump up to: ^а ^б Коломбо, Паоло; Перини, Катя; Бернардо, Э.; Капеллетти, Тициан; Макканьян, Джорджио (2003), «Керамические микротрубки из прекерамических полимеров», Журнал Американского керамического общества , 86 (6): 1025–1027, doi : 10.1111/j.1151-2916.2003.tb03413.x

[PeraleNon08-6] Jump up to: ^а ^б Перале, Джузеппе; Пертичи, Джанни; Джордано, Кармен; Даниэле, Франческо; Маси, Маурицио (2008), «Неразлагаемая микроэкструзия рассасывающихся полиэфиров для фармацевтических и биомедицинских применений: примеры полимолочной кислоты и поликапролактона», Journal of Applied Polymer Science , 108 (3): 1591–1595, doi : 10.1002/прил.27875

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]