Mis loetakse mikrosurvevaluks?

Detailid, mille valumass on alla umbes 1 grammi, elemendid alla umbes 100 mikroni või tolerantsid, mida mõõdetakse ühekohalistes mikronites. Kõige rangem määratlus hõlmab mõne milligrammi kaaluvaid detaile, nagu mikrohammasrattad, mikrofluidika elemendid ja meditsiinilised mikrokomponendid.

Milliseid tolerantse mikrosurvevalu suudab hoida?

Hästi konstrueeritud mikrovormid koos kontrollitud protsessidega hoiavad rutiinselt ±0,005–0,01 mm kriitistel mõõtmetel ja ±0,002–0,005 mm on saavutatav kõige paremini kontrollitud elementidel. Sellel skaalal tähendavad terase temperatuur ja mõõtmismeetod sama palju kui masin.

Miks on süstimassi kontroll mikrovalus keeruline?

Mikrodetail võib kaaluda 10 mg, samal ajal kui tavalise masina väikseim süst on mitu grammi. Mikromasinad kasutavad spetsiaalseid väikeseid kruvisid või kolbseadmeid süstimahuga mõned grammid, sest suur kruvi ei suuda mõne milligrammi korratavalt doseerida.

Milliseid materjale saab mikrovalada?

Enamikku inseneritermoplastidest, sealhulgas POM, PC, PA, PEEK, LCP ja meditsiinilisi sorte, samuti COC ja PMMA optika jaoks. Väga viskoossed materjalid hädasid mikrokanalites; LCP on mikroelektriliste detailide puhul eelistatud just seetõttu, et see voolab erakordselt hästi.

Kui palju mikrosurvevalu vormid maksavad?

Mikrovormid maksavad tüüpiliselt 8 000–30 000 € ühe õõnsusega vormide eest vaatamata väikesele detaili suurusele, sest hinna määravad täppistöötlemine, traat-elektroeroosioon ja metroloogia. Detail on väike, kuid vormitöötlemise tunnid seda pole.

Mikrosurvevalu: võimalused, konstrueerimisreeglid ja rakendused

Mikrosurvevalu toodab detaile, mille võib sõrmeotstale kaotada: riisiterasuurused hammasrattad, mikronites mõõdetavad meditsiinilised doseerimiselemendid, ühendustihvtid seinatega, mis on õhemad kui inimjuuksekarv. See on üks kiiremini kasvavaid plasti nišše, mida ajendavad meditsiiniseadmed, mikrofluidika, kantavad tooted ja mikroelektroonika. See on ka üks vähem andestavaid. See juhend käsitleb, mis loetakse mikroks, mis on saavutatav ja mida õnnestumine nõuab.

Mis loetakse mikrodetailiks?

Kasutusel on kolm kattuvat määratlust:

Mikromassiga detailid: kogu valumass alla umbes 1 g, tõsisem mikrotöö algab alla 100 mg
Mikroelementidega detailid: elemendid alla umbes 100 µm (tihvtid, seinad, augud, kanalid), isegi kui detail ise on suurem
Mikrotolerantsidega detailid: tolerantsid madala ühekohalise mikroni piirkonnas, olenemata suurusest

Detail võib olla üks neist või kõik kolm. Näiteks mikrofluidika kiip on grammiskaalal detail, mis kannab 50 µm kanaleid: pigem mikroelementide- kui mikromassiga detail.

Miks skaala protsessi muudab?

Mikroskaalal domineerivad kolm efekti. Doseerimine: 20 mg kaaluvat detaili ei saa doseerida standardkruvi, mille väikseim korratav süst on grammid, seega kasutavad mikromasinad väikese läbimõõduga kruvisid või kaheastmelisi kruvi-kolb seadmeid süstimahuga 1–5 g. Külmumine: 100 µm element külmub peaaegu kohe, seega peab täitmine olema äärmiselt kiire ja vormi temperatuur kõrge, sageli 30–50 °C üle tavaliste seadete, mõnikord variotermilise kütmisega täitmisfaasis. Pindala: sisselaskekanal ja kanalisüsteem mikrodetaili jaoks võivad kaaluda kümme korda rohkem kui detailid ise, ja just seetõttu on kanaliteta või mikrokanalitega vormikonstruktsioon nii oluline.

Millised tolerantsid on realistlikud?

Standardmikroelemendid: ±0,01–0,02 mm on mugavalt saavutatav
Kontrollitud kriitilised mõõtmed: ±0,005–0,01 mm hea terase, temperatuuri juhtimise ja protsessidistsipliiniga
Parima juhtumi elemendid: ±0,002–0,005 mm lühikestel mõõtmetel premium-vormide, variotermilise juhtimise ja 100 % mõõtmiste tagasisidega

Nendel tasemetel lakavad piiravate teguritena olemast survevalumasinad ja nende asemele tulevad terase soojuspaisumine (umbes 11 µm meetri kohta °C kohta), mõõtemääramatus ja materjali partiide varieerumine. Koordinaatmõõtmasinad annavad teed optilistele ja CT-mõõtmistele, mis on üks põhjus, miks meie kvaliteedi ja tolerantside leht käsitleb mikrodetaile erilise mõõtmisjuhuna.

Millised konstrueerimisreeglid kehtivad mikrodetailidele?

Seina paksus: töövahemik on 0,1–0,5 mm; alla 0,1 mm ainult kõrge voolavusega materjalide ja lühikeste vooluteedega
Sügavuse ja laiuse suhe: elemendid, mis on sügavamad kui umbes 5:1 (sügavus laiuse suhtes), muutuvad väljalükkamis- ja täitmisriskiks
Kalle nurgad: endiselt vajalikud; mikroskaalal loeb isegi 0,5°, sest väljalükkamisjõud pinnaühiku kohta on suured ja elemendid habras
Nurgad ja servad: 20–50 µm raadiused on tüüpilised töötlemispiirid ja need tuleb välja tuua selgelt, mitte eeldada
Sisselasked: punkt- ja mikroservasisselasked 0,1–0,3 mm; sisselaskejääk tuleb spetsifitseerida, sest see on nähtav osa detailist
Käsitsemine: kavandage automatiseerimise jaoks algusest peale; mikrodetailid eraldatakse, orienteeritakse ja pakitakse masinaga, mitte käsitsi

Üldreeglid meie survevaluks sobiva konstrueerimise juhendis kehtivad endiselt; need lihtsalt muutuvad rangemaks ja nende eiramise tagajärjed saabuvad kiiremini.

Millised materjalid mikroskaalal toimivad?

Materjal	Miks seda mikrodetailides kasutatakse
POM	Madal hõõre, täpne, klassikaline mikrohammasrataste materjal
LCP	Erakordne voolavus õhukestesse mikrokanalitesse; elektrilised mikropistikud
PC	Vastupidav, läbipaistev, mõõtmete poolest stabiilne optilistele ja meditsiinilistele detailidele
PA	Mehaanilised mikrodetailid; kontrollige niiskust rangelt
PEEK	Kõrge temperatuuri ja implanteeritavad meditsiinilised mikrodetailid
COC / COP	Mikrofluidika ja diagnostika: läbipaistvad, madal veeimavus, DNA-ga sobivad
PMMA	Mikrooptika ja valgusjuhid

Väga viskoossed materjalid ja tugevalt täidetud sordid (üle ~30 % klaasi) hädasid elementidega alla umbes 0,2 mm; täitmata või kergelt täidetud sordid on ohutu vaikevalik. Laiema valikuloogika leiate meie materjalijuhendist.

Kuidas vormid välja näevad?

Mikrovormid on tavalised vormid, mis on ehitatud kellosepa standardite järgi. Õõnsuse töötlus toimub mikrofreessimise, söövitava ja traat-elektroeroosiooniga ning mõnikord laserablastsiooni või LIGA-st tuletatud sisendetailidega elementide jaoks alla 50 µm. Väljalükkamisel kasutatakse mikronõelu kuni 0,3 mm läbimõõduga või õhuväljalükkamist habraste detailide jaoks. Vormi temperatuuri juhtimine on rangem kui ±1 °C. Domineerivad ühe või väheste õõnsustega vormid, sest õõnsuste omavaheline ühtlus mikronitasandil on karm piirang, ja voolumudelit käivitatakse sageli üksnes kanalisüsteemi jaoks, et täitmised püsiksid tasakaalus.

Nordmould hindab mikrodetailide päringuid koos vormitöötlemise partneritega enne pakkumist, sest sellel skaalal sõltub aus vastus küsimusele 'kas seda saab valada' elementhaaval vormitöötlemise teostatavusest, mitte ainult masina võimekusest.

Kus mikrovalu kasutatakse?

Meditsiin: doseerimiskomponendid, kateetritelemendid, ravimite manustamise detailid, kirurgilised mikroinstrumendid
Mikrofluidika ja diagnostika: labor-on-chip kanalid, süvendiplaadid, analüüsidelemendid
Elektroonika: mikropistikud, valguskaabli ferruulid, andurikorpused
Kellatööstus ja täppismehaanika: hammasrattad, käigumehhanismid, laagrid
Autod: mikrooptika, andurikomponendid, mikroajamite detailid

Kui palju see maksab?

Mikrodetailid pööravad tavalise kululoogika tagurpidi. Vorm hinnaga 8 000–30 000 € ühe õõnsusega on normaalne, sest domineerivad täppistöötlemine ja metroloogia; detailihinnad on sageli 0,05–0,50 € vaatamata pisikesele suurusele, sest tsükli ajad on tagasihoidlikud, kontroll intensiivne ja süstimassid teevad materjali kulu ebaoluliseks. Äriline alus toetub väärtusele grammi kohta, mitte kulule kilo kohta: mikrodetailid on ühed väärtuslikumad toodetavad plastdetailid.

Kuidas mikrodetaili projekti alustada

Alustage elementide loendist, mitte detailist: tuvastage väikseimad elemendid, rangemad tolerantsid ja materjal, seejärel hankige vormimeistri teostatavushinnang enne konstruktsiooni külmutamist. Voolumudel ja DFM ülevaade meie tolerantsijuhendi vastu on kaks odavaimat saadaolevat riskivähendajat. Nordmould saab mikrodetailide joonised üle vaadata ja anda teile otsekohese vastuse teostatavuse, vormikulude ja realistlike tolerantside kohta.

Seotud juhendid

Arendate mikrodetaili? Saatke Nordmouldile oma elementide loend ja joonised teostatavuse ja vormi ülevaatuseks.