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传统制造工艺

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传统制造工艺

传统制造工艺范文第1篇

【关键词】传统手工造纸;改变;调适;使用现状

中图分类号:TS766 文献标识码:A 文章编号:1006-0278(2011)10-153-01

一、研究背景

有关南傣族地区纸张的记载从晚明时开始出现。至今,傣族生活的一些地区还保留有传统手工造纸业,如西双版纳的曼召村、曼贺村等村寨,并且全部都用构皮造纸。本文进行调查的西双版纳曼召村的手工构皮纸在傣族地区有很高的声誉,过去景洪、勐腊的缅寺和尚都会来买曼召的纸,泰国和缅甸的和尚也来买这种绵纸,用于经书的书写。此外,傣族扎孔明灯也用这种构皮纸,构皮纸还大量用于民间的祭祀活动。如今,曼召村的手工纸主要用于普洱茶的包装。

关于傣族造纸的研究论述数量不少,多数人对傣族地区现在的造纸技术技艺的理解仍然停留在10年前的认识之上,随着普洱茶全球性市场的扩展,手工纸进入了一个需要适应全球性市场要求的时期。随之而来的是手工纸的制造、销售等不同环节产生了一系列改变。要了解傣族地区的造纸现况,我们首先要了解近年来傣族的手工造纸技术有没有出现变化?

二、传统造纸工艺留存与市场化转向调适

(一)西双版纳曼召村传统的手工造纸工艺

相关研究已经清楚地呈现了过去曼召村手工造纸的全部工序,根据朱霞,李晓岑的总结,其步骤如下:

1 砍构树。2 浸泡。3 蒸煮。4 洗涤。5 捶打成浆。6捞纸。7 晒纸。8 砑光。9 揭纸。

研究者认为傣族和白族的手工造纸技术的历史渊源是相同,因为它们二者所使用的造纸的原料都是相同的。

(二)西双版纳曼召村传统手工造纸工艺的留存

据笔者在田野调查中的观察,现在曼召村的手工造纸工序如下:

首先将构树皮放在水中浸泡;将泡软后的构树皮放入锅中蒸煮,蒸煮时加入草木灰,并且不断搅拌,直至将树皮煮烂;之后将煮烂的构树皮放入水中洗涤,把草木灰洗干净并去除杂质:洗净后的树皮被粉碎成纸浆;纸浆稀释后根据计划所做纸张的大小用纸框抄纸或浇纸;将带有纸浆的纸框放置在太阳下面晾晒;纸张快干时用大小适中的碗或锅盖进行砑光;最后当纸张完全干燥后将纸从框上揭下即可。

(三)曼召村手工造纸适应市场化所做的调适

从2000年之后,随着普洱茶的市场走热,曼召村的手工纸作为优秀的普洱茶包装纸也是供不应求。随着外界对曼召村手工纸需求量的增加以及纸张质量要求的提高,曼召村的手工造纸技艺也悄然发生了改变。

①纸原料直接从老挝等东南亚国家进口。

②以前浸泡以及清洗树皮主要利用在村子外面的河水。现在各家各户均在自家院子内用水桶或自制水池进行浸泡和清洗。

③使用机器与人工结合来粉碎纸浆。

④纸帘的底由纱布改用更结实的塑料窗纱。

⑤以前采用浇纸的方法,现在用速度更快的抄纸法。

三、当前曼召村手工造纸原材料的获取

现在原材料的获取有两种渠道。一是山上自家林地中原有的构树。二是从老挝进口的构树皮。

这几年村里人也在山上开始种植构树,但是能提供的构树皮原料远远不能满足实际生产所需要的原料数量,未来每年仍需从老挝等国进口大量构树皮原料,无形中加大了市场化风险。国际化市场中变动性因素的增加和不可控,带来的是手工纸原材料市场化风险的增加。

四、曼召村手工纸使用现状

曼召村手工纸现在的用途有如下几方面:

1、普洱茶包装用纸。这是曼召手工纸使用量最大的用途。主要是根据茶商和印刷厂的要求来定纸张尺寸。全球化是目前世界所面临的、不可逆转的一个现实环境。在全球化背景下,人在现代性中的体验服从反省性,因为这种体验是在不言明的(理论或实践)意义的整体结构被深度打乱的一个世界中进行的。世界完全被间接化,个体必须通过他在面对越来越遥远的世界和环境时的参与能力来定义。

2、传统丧葬仪式用纸。主要是版纳的一些寺庙或附近村子的老人购买,用于经书的抄写。

3、艺术品用纸。这几年陆续有外省的人到村子里定制大尺寸的手工纸,用于中国传统书画创作用纸。

传统制造工艺范文第2篇

绿色制造工艺是在传统制造工艺的基础上,再与控制技术、表面技术、材料科学等新技术紧密结合的新工艺技术。目前,绿色制造工艺主要有三个类型:环境保护型工艺、能源节省型工艺、资源节省型工艺。

1.1环保型工艺技术环保型工艺生产过程属于一个输入输出系统,各种要素输入生产过程,这个系统就会输出产品,同时也会输出对操作者、环境等有危害或者影响的物质,例如噪声、废渣、废气、废液等。环保型工艺技术应当增加末端治理技术,积极预防污染产生。

1.2能源节省型工艺技术能源节省型工艺技术就是减少能量消耗所造成的危害,产品的加工过程只有一部分是转化成有用功,大部分的能量消耗被以其他形式消耗掉了,这样无用的能量消耗会产生各种危害,因此,减少能量消耗产生的危害是必须重视的问题。

1.3资源节约型工艺资源节约型工艺主要特点是低耗能,是从节省材料消耗,简化工艺系统,着手的工艺技术。资源节约型工艺技术的实现应当从工艺和设计两个方面进行着手。在设计方面,应当选用少污染、低耗能、易加工的绿色材料和通过采用优化设计、减轻零件重量、减少零件数量等方法提高材料的利用率。在工艺方面,可以通过新型特种加工技术、干式加工技术、少无切削加工技术、优化下料技术、优化毛坯制造技术等方法减少材料的消耗。

2基于绿色制造理念的机械制造工艺

2.1绿色原材料的选用绿色原材料在选择时要注意原材料要与环境有较好的协调性,要能够满足制造工艺特性,要有良好的适用性。要想实现绿色制造,绿色材料的选取是非常重要的。绿色原材料的选取应当遵循的一些原则:(1)绿色原材料选取时应当注意材料与环境的兼容性,避免选取有辐射性、有害、有毒的材料。这样有利于保护生态环境,减少产品废弃物,节约资源,提高产品回收率。(2)尽可能选用少污染、低成本、原料丰富的材料代替污染大、价格昂贵的材料。(3)要尽可能地选用回收材料,优先选取可再生材料,实现可持续发展,使资源利用率得到提高。

2.2选用先进的成型技术(1)快速原型制造技术快速原型制造技术也就是通过快速成型机,利用三维CAD的数据,将一层层材料堆积成实体原型。这种技术与传统的方法截然相反,这种工艺在没有任何工装夹具、模具、刀具的情况下,直接、准确、快速地复杂形状的三维零件或实体。因此,既降低了制造成本、节约资源,又能最大程度地减少对环境的污染,同时新产品样件加工的速度得到快速提高。(2)少无切削加工技术随着新工艺、新技术的快速发展,直接沉积、冷挤压、精密铸造等工程材料和成型技术应用到机械制造中,从接近零件形状向仿形、精密成形方向发展。切削加工被自由成形制造代替,这样生产的成形件可以直接使用,减少了产品的生产费用和制造周期,节约了传统毛坯制造时的物耗、能耗。

2.3绿色切削加工技术在机械加工的过程中切削液成为了主要污染源,零件制造的六分之一的成本被切削液占去,绿色切削技术的应用很好的解决了切削液问题。绿色切削技术是一种比较充分考虑资源和环境的问题的加工技术,要求在产品的加工过程中对资源的利用率较高和对环境的污染做到最小。目前对绿色切削国内外的研究主要集中在绿色湿式切削、低温切削、干式切削等几个方面。绿色切削加工方法目前是可行的,但是切削液的研制、使用以及净化处理都是需要解决的问题。

3推进绿色制造工艺应当采取的措施

3.1遵循绿色发展理念制造业在国民经济发展中占据着非常重要的地位,在一些制造业输出发达的国家,执行着较高的环保标准,并且进行了严格的执行,一旦出现污染事故就会受到严厉的处罚。目前制造业的很多标准都是参照发达国家,对发展中国家的经济状况没有引起重视,因此有些发达国家将污染较为严重的制造业转移到发展中国家,并且包括中国,这些发展中国家为了就业和济发展就降低了环境标准,承接了产业转移,从而导致了环境污染。这些短视行为没有考虑到可持续发展,必须抛弃,应当遵循绿色发展理念。

3.2争夺绿色话语权我国要想摆脱发达国家的制约就应当积极参与国际贸易规范的制定,从而使我国的利益得到保护,这样我国的制造业就会在国际竞争中处于有利地位。当前,我国要对外贸带来的风险进行科学评估,应当密切关注环境政策、国际贸易、环境的发展与保护的新情况,积极参与世界贸易组织的会议。我国是一个正在崛起的大国,也是一个发展中国家,因此很有必要在贸易立法和国际环保立法方面扩大影响,争取与发达国家对等的话语权和谈判地位。

3.3努力做好人才支撑与其他行业一样,制造行业的发展的关键也是需要大批的人才。绿色制造理念在制造工艺中是需要认真贯彻的,因此具有绿色制造理念的人才是不可少的。目前中等职业技术学校、高等职业技术院校,甚至包括一些普通高校的机械专业,向学生传授的都是传统的机械制造技术,培养的学生缺乏绿色制造理念,还是机械制造传统型人才。绿色制造与传统制造相比对环境污染很小,消耗资源更少。因此,绿色制造横跨资源科学、环境科学、机械制造,集绿色产品、绿色生产、绿色资源于一身,是制造业发展的趋势。各级机械专业学校应当积极进行改革,顺应当代制造业的发展,培养具有绿色制造理念的高科技技能型人才。

传统制造工艺范文第3篇

正在快速发展中的印刷电子技术显然已经形成为一个新兴的产业,逐步引发了一场电子技术的革命。印刷电子技术的推进应用与材料科技、电子科技以及制造科技紧密相关,从而近些年电子电气和化学材料领域的相关国际知名公司如西门子(Siemens)、因特尔(Intel)、摩托罗拉(Motorola)、东芝(Toshiba)、索尼(Sony)、飞利浦(Phillips)、三星(Samsung),乐金(LG)、惠普(HP)、通用(GE)、霍尼威尔(Honeywell)及巴斯夫(BASF)、杜邦(DuPont)、拜尔(Bayer)、默克(Merck)等纷纷拆巨资开展印刷电子技术方面的研究。欧盟早在第5、第6、第7框架计划下已持续投入了数十亿欧元进行了研发,美国、日本、韩国等工业发达国家也是如此。相关企业技术研发都致力于通过研究开发、集成制造不同功能的低成本印刷电子产品,来满足日常生活的各种用途。一些知名咨询公司如英国IDTechEx、德国PolyIC、美国NanoMarkets分析认为未来20年新兴的印刷电子产业可以达到3000亿美元,市场规模将会逐步比硅电子产业还要大。印刷电子技术不仅会影响电子业、封装业、硅芯片业和显示业,而且对印刷电路板(PCB)和传统印刷业等产业结构调整、升级都会造成巨大的影响。

二、印刷电子与传统制造电子的比较

目前传统的微电子集成电路技术发展已经十分成熟,这是一种以半导体单晶硅为衬底材料的微电子集成电路技术,硅基集成电路制造工艺包括薄膜沉积、高温烧结、光刻、腐蚀、封装等,这种传统制造电子所采用的蚀刻制备方法称为“减法生产”。传统集成电路制造技术的优点在于精度高、性能好,缺点则是成本高,而且蚀刻环节产生大量重金属废液,造成环境污染。另外,电子制造工艺中的高温烧结环节对衬底材料有一定要求,柔性衬底材料,比如塑料薄膜、纸张、纤维等上面很难实现电子的制造。然而,印刷电子技术是将具有导电、介电或半导体性能的电子材料配成可以流畅印刷的功能油墨,按照所需电子线路设计印刷图案,通过印刷的方式将这些特殊油墨印刷到衬底材料上。通过印刷方法将功能油墨层层叠加制备,完成对集成电路的各组成部件的制造,这种用印刷的方式制造集成电路的方式是一种“加成法”。

印刷加成制造技术工艺简单,成本低,可实现大面积、大批量生产;免于蚀刻处理,没有原材料浪费,环保无污染。虽然目前在产品精度和性能上还无法与传统制作技术抗衡,但它对衬底材料没有耐高温、硬度等要求,因而应用范围更广。很显然,印刷电子制造技术独特的优势与长处,可以补齐传统电子制造技术中的“短板”,但它也有自身存在的缺陷与局限,并非所有的电子器件和产品都能通过印刷的方式进行制造。因此,可以预测印刷电子技术并不能完全取代传统的电子制造技术。随着先进功能材料研究研发和工艺技术上的不断发展,印刷电子技术在产品精度等方面的性能已有很大的突破和提升。虽然,现在印刷电子与传统的电子制造技术相比稍显稚嫩,但是,印刷电子技术由于在“大面积、低成本、柔性化、环保”诸多方面的优势,在以后的发展中探索、找准适合自身的应用与市场化发展空间将会获得巨大的发展潜力。

三、印刷电子技术特点

印刷电子的制备工艺不单单是将印刷技术简单的在电子制造中的重复,因此,在实际应用印刷电子技术进行电子制造过程中不要把印刷电子与传统印刷完全等同对待。传统印刷品如书刊、杂志、报纸的功能是用来看的,至于包装印刷品其功能往往是用于运输、保护、展示或者其他,而印刷电子产品,根据其实际用途主要在于做导体、半导体、绝缘体方面,无疑要求具备突出的电学方面功能。除了认识到产品形态与功能方面的区分,印刷电子与传统印刷在制造工艺上也不能等尔视之。首先,从印刷材料的角度来看,印刷电子油墨与传统印刷油墨显然不是为了类似的需求进行制备的。

目前,油墨要求在传统印刷中大多强调流变性与印刷方式的匹配,分散性与印刷效果的完美再现等方面,在印刷电子的应用中,印刷材料还要与电子产品所需要的导电性能、透明度等相适应。例如,目前为了实现电子产品的高精度、高分辨率,现有的材料已经很难满足其要求,使得用到的原材料必须纳米化。这也使得把近几年来研究较多的纳米材料应用技术与操作简单、成本低廉的印刷电子技术联系起来成为可能。毫不夸张地说,印刷电子材料的发展决定着印刷电子的发展,材料研发的问题目前国内诸多科研院所都在进行相关研究研发工作。例如,中科院化学所喷墨打印制备金属纳米颗粒导电透明膜的研究、中科院苏州纳米所柔性大面积印刷透明导电膜技术、北京印刷学院纳米银制备技术等。因此,印刷电子产业化工作与全面的了解、研究印刷电子材料是紧密相连的。传统印刷设备不能简单的直接用于印刷电子领域,要经过适当的改造。在产品的印前和印后处理等环节,印刷电子也会有一些不同于传统印刷的要求。

四、印刷电子制备工艺

随着印刷电子制备工艺的不断发展,根据不同的印刷电子需求丝网印刷、凹版印刷、凸版印刷、胶版印刷、喷墨印刷等几大印刷方式结合自身工艺特点在印刷电子技术领域都实现了应用。目前在印刷电子领域的应用最为广泛的是丝网印刷电子技术,丝网印刷电子具有以下优点:(1)设备制备成本低,制版操作比较简单;(2)对基材和油墨的适应性较强,不同基材或者不同的表面均可以印刷,油墨无论是亲油型还是亲水型只要可从网孔中漏印下来均可实现印刷;(3)印刷至基材表面得到薄膜的膜厚较厚,可达到几十微米,远远厚于其他印刷方式,这可在一定程度上提升电子器件的电学性能。另外,凹版印刷、凸版印刷、胶版印刷等传统印刷工艺技术分别因其高速、含挥发性溶剂、接触印刷、高精度等方面的突出优势也在印刷电子领域获得了应用。目前,喷墨打印技术的推广以及其优越的非接触印刷工艺特点,在印刷电子领域具有巨大的应用价值。喷墨打印技术可以实现非接触多点打印,制备多功能印刷电子,在电子产品制造、科学研究研发等方面实现了诸多应用。

五、总结

传统制造工艺范文第4篇

5月15日,上海浦东,晴。

GE中国研发中心的工程师们仍在埋头研究3D打印技术。就在这之前,他们刚刚用3D打印机成功“打印”出了航空发动机的重要零部件。与传统制造相比,这一技术将使该零件成本缩减30%、制造周期缩短40%。来不及庆祝这一喜人成果,他们就又匆匆踏上了新的征程。鲜为人知的是,他们已经“秘密”研发3D打印技术十年之久了。

GE为什么要研究3D打印技术?GE是如何实现上述成果的?GE又打算将这一技术应用在哪些领域呢?

十年研发路

话还要从头说起。

十年之前,也就是2003年。那时,3D打印技术远没现在这么火热,GE中国研发中心就意识到了这一技术的广阔前景,并专门组织团队去研究这一技术。

GE看到了什么呢?

GE看到的是未来和变革。在GE看来,在一些领域,3D打印技术能够有效克服传统设计和制造的不足,甚至带来设计上的变革。举例来说,某些零件只有设计成非常复杂的形状才能达到性能的最优,比如更强的机械性能、更轻的重量等。而过于复杂的形状对于传统制造技术,无论是铸造、锻压或者切削加工而言,都很难实现。或者说,即使能够实现也要付出巨大的代价。

比如说,不规则的蜂窝状才能实现某一零部件的最佳性能,而传统制造却很难实现。无奈之下,研发人员只能按照传统制造技术容易实现的几何形状去重新简化设计。这种简化包括将复杂的零件拆成几个零件,分别制造好之后组装在一起;也包括将一些很难加工的几何形状简化成容易加工的形状,从而使得传统技术能够制造出这样的零件。毫无疑问,这些都是对零件综合性能的一种妥协。

性能的妥协是一方面,材料的使用量也会随之而增加。对于像航空发动机这样的领域,零件的减重往往是设计和制造工程师们持之以恒追求的目标。因为每减轻一公斤的发动机重量,所带来的燃油排放的贡献都是非常巨大的。

除此之外,众所周知,航空发动机里形状复杂的零件又很多,传统的设计理念和制造技术面临越来越多的挑战,而3D打印正是能够从根本上解决传统设计理念和制造技术所无法解决的问题。正是基于这样的出发点,GE于2003年正式启动了3D打印的项目研发,所针对的对象就是航空发动机中制造难度大的零件,力图通过3D打印技术将零件的开发和制造成本大幅度降低,同时显著缩短产品的开发周期。

3D打印技术有几种不同的技术路线,而GE中国研发中心主要从事的是激光烧结技术。该技术是以激光为热源对粉末压坯进行烧结的技术。据了解,传统的3D打印技术往往只能打印塑料等材料,而激光烧结技术的一大优势就在于可以打印金属材料。也就是因为这一点,外界才会认为3D打印技术有可能颠覆传统制造业。

其实,在这一技术上GE并不是从头做起。简单的说,利用这一技术,如果将粉末压坯烧结成立体的零部件,外界称之为3D打印。如果将粉末压坯只烧结成一个平面并应用在表面修复上,业界称之为激光熔覆技术。

某种程度上,激光熔覆技术和3D打印技术原理上非常类似。与传统堆焊、喷涂、电弧焊以及电镀等修复和表面工程技术相比,激光熔覆技术可以使涂层材料与原来的基体材料的表面有效的结合,从而显著改善基层表面的耐磨、耐腐蚀、耐高温程度。

据业内专家介绍,国内的不少企业都已经掌握了激光熔覆技术。在现实中,这一技术也早已得到了广泛的应用。如,汽车发动机的阀门总是一张一合,非常容易坏。熔覆上一层其他材料后,寿命就会明显提高;很多机床的刀具上也是熔覆了一层其他坚固的材料,从而有效提高了刀具的强度;钢铁厂的轧辊工作环境十分恶劣,用该技术熔覆上一层耐高温材料后,性能会显著提高。众多模具内部的损害往往也是靠该技术去修复。可以说,该技术的应用范围和应用前景都非常广泛。

GE在激光熔覆技术上也已经有了超过20年的应用历史了。据GE的研发人员介绍,GE在新加坡有一个发动机叶片的维修工厂,每年要用激光熔覆技术修复的发动机叶片就高达上万个。与传统的修复技术相比,该技术显著提高了修复的速度和成本。

真实应用前景

在激光熔覆等技术的基础上,GE的科学家们又踏上了研究3D打印技术的征程。他们或许没有想到的是,弹指一挥间,十年就匆匆飞逝。

为什么这么慢,难在哪里?

这其实就涉及到了3D打印的核心竞争力。虽然以GE为代表的众多企业都掌握了激光熔覆技术,虽然这一技术和3D打印技术原理类似,但两者在难度程度上大有不同。在业界专家看来,激光熔覆技术毕竟只是平面二维的技术,对控制、软件、运动、材料、激光技术等要求都比较低,而3D打印技术要打印的零部件往往极其复杂,对各方面要求非常高。

那什么才是3D打印的核心竞争力?

GE的一位研发人员告诉《中国机电工业》,任何一项制造技术的基础都是装备,3D打印技术也不例外。技术装备在3D打印中起着举足轻重的作用,是这一技术的“硬件”。“工欲善其事,必先利其器”,没有好的工具,也很难制造出好的产品。在这一点上,GE本着自己一贯的坚持――选用最好的激光器,最好的数控系统,采用严格的材料供应制度,以确保技术装备的先进性。但光有装备还远远不够。

相对于作为技术基础的装备而言,在GE的该研发人员看来,以先进设计理念、运动控制技术、材料科学掌控、激光控制为核心的工艺开发能力才是其金属3D打印的核心竞争力所在。

同样的设备,不同的人使用所制造出来的零件会有天壤之别,这背后的关键就是对工艺的理解和掌握。据记者了解,国际知名金属材料3D打印龙头企业EOS,它的设备的核心部件比如软件系统、激光扫描头、机械系统等都是采购或者委托制造的。EOS的核心技术就在于它是怎样把这些系统集成起来,根据所开发的工艺参数找到最佳的匹配关系,而GE所关注的也正是如何在使用最先进的硬件设备的前提下不断提高自己的工艺开发水平,使之能够制造出满足使用要求的零件。

毫无疑问,任何一个工艺性的技术都是一个积累的过程。有国内专家指出,国内也有企业能用3D打印机打印出零部件,但性能会差很多。“不能说拿来一个设备,两天就能做出世界一流的产品。很多时候就像爱迪生一样,试了几千次才能找出做出好的照明灯的方法。”

“一天、两天,一个月、两个月,一年、两年,你背后积累的知识库越来越大、越来越雄厚时,才能支撑你达到你想要的目标。”

在十年的时间里,GE中国的研发人员通过不懈努力、针对GE的产品零件,在系统设计、工艺开发、运动控制、材料数据、激光控制等多方面不断探索,总结成功和失败的经验,积累了大量的经验。

“十年磨一剑”,正是依靠这些深厚的积累, 他们才能够成功地将钛合金材料打印成飞机发动机风扇叶片的前缘。与原来传统制造工艺相比,由于3D技术不用开模、冲压、切削和组装,据GE内部自己的评估,这将能降低约30%左右的生产成本、缩短40%的制造周期。同样重要的是,传统制造工艺的材料利用率只有10%~20%左右,而3D打印技术却可以大幅度提高材料的使用效率。

而就在GE中国研发中心埋头钻研3D打印技术的同时,GE美国总部也在紧密的观察着这一技术。它们发现了一家名叫Morris Technologies的3D打印创业公司。这家企业规模并不大,只有130名员工,却在3D打印核心的工艺技术开发上积累了多年。如今,它们已经有实力利用激光烧结技术将多种金属材料打印成各种复杂的零部件。

2012年11月20日,GE成功的将这家企业收入囊中。紧接着,GE利用这一技术生产了LEAP航空发动机上的喷嘴。据《麻省理工科技评论》报道,在这一发动机喷嘴上,3D打印的陶瓷矩阵可以有效提高发动机的散热效率,降低发动机的工作温度,从而不再需要原来的额外散热部件,以往用于降温的那部分空气也可以直接用于燃料燃烧,效率提高非常明显。据称,GE已经计划用3D打印技术批量生产25000个这样的喷嘴,并于未来投入使用。

除此之外,据报道,GE还计划将此技术应用于医疗机械、电力设备的零部件制造上,而GE中国研发中心也正在积极评估这一技术在GE其他业务集团的应用可能性。

那么,3D打印是否真的可以颠覆传统制造业呢?

传统制造工艺范文第5篇

关键词:微机械;制造工艺;应用

就现今国内的机械制造水平来看,微机械制造仍然属于较为尖端的技术,能够有效保障机械设备运作的精度,其作业精度甚至可以达到纳米级。微机械制造工艺可以说是硅基电路的分支之一,在与机械制造技术融合后,已经逐渐形成了独立的工艺类别,为制造业的发展给以了充分的技术支持。而就现今国内制造业中所广泛使用的微机械制造工艺来看,其技术类别及应用主要有以下几种。

1微机械蚀刻技术及应用

一般来说,微机械在集成电路制造的应用中,需要对深度约10um的硅片面层进行加工,但是在对微机元件进行加工时,又需要以穿越的方式实现对整个硅片的三维立体加工。就微机蚀刻技术来看,根据其所选择蚀刻剂可以将其分为干式蚀刻与湿式蚀刻两大类别。其中前者多选择各项同性的蚀刻模式,在有特殊要求的情况下也能够以各向异性的方式完成蚀刻工作。而后者所选用的蚀刻剂多为液体。因为单晶硅片的组成构架相对较为复杂,所以其硅片面层在蚀刻剂作用的条件下所产生反应的实际效率有着一定的区别,在蚀刻的过程中,会沿着硅片面层停止蚀刻,将会与平面组合成一个54.750的锐角,依托于微机蚀刻的该类性质,可以加工出不同构造的面层结构,适用范围较广。

2硅表面微机械制造技术及其应用

硅表面微机械制造技术只会作用于硅片的面层,不会以三维作业的方式穿透硅片的纵断面。通常来说,微机械结构多回忆薄膜类的原材料在制作,主要有多晶硅、氧化硅、硼硅酸玻璃以及各类金属等等。由于所制作的微结构具有一定的复杂性,所以为保障其稳定性,多会选用硅片上沉积pvd以及cvd的方式完成制作,同时会辅之以光学磨刻以及化学或物理反应的方式完成对其结构的加工制作。而在该制造技术应用的过程中,牺牲层有着极为关键的作用,其能够有效将原本的硅片与衬底进行合理分隔,这就会避免蚀刻过程中对衬底部件的破坏。通常情况下,牺牲层厚度会处在1到2um的范围之内,有特殊要求时也可以适当加厚。硅表面微机械制造技术在现今制造业中多会被用于微型悬式结构的制造中,例如微型悬臂、微型桥等等。

3LIGA及准LIGA工艺及其应用

LIGA工艺作用机理为选用X光对构件微小结构进行三维立体加工,该技术除了应用光波进行刻制之外,还需要辅之以电注以及注塑的方式。从该技术的本质来看,该技术也就是平面IC技术的延伸与优化,但是该技术所表现出来的性能远远优于IC技术,作用范围相对较广,可加工对象也有了进一步的扩展,能够实现对非硅晶体材料的三维立体制造。该技术在微机械制造领域中的应用,很大程度上促进了MEMS技术的推广与发展,是先进精密仪器制造中应用范围较广的技术。但是不得不说的是,该技术在微机械制造领域的应用中存在造价过于高昂的缺点,且技术应用模式也相对较为繁复,对此准LIGA技术应运而生。该技术可以以溅射的方式促使硅片上逐渐形成一层厚度为230nm左右的薄膜,能够有效实现对射线的隔离。其次,通过对此旋涂还能够形成一层30um左右正性的抗腐蚀层。该技术所应用的射线多为高压汞灯,在电镀之后能够形成立体的金属微型构件,其次可以辅之以微型机械蚀刻的方式除去构件中的预镀层,进而得到符合需求的微型构件。

4超精密机械制造技术及其应用

该制造技术主要选择硬度较高的刀具等,实现对工件的切削。现今该技术应用过程中所广泛使用的工具分别有车刀、铣刀以及钻头等等。在采用金刚石刀具进行工件加工时,能够完成对直径为25um轴件的加工,表面相对较为平整光滑。而选择微型号钻头作业时,可以钻出直径约为2.5um的小孔。此外,还可以选择细小磨料以及金属丝放电磨削的方式进行微型结构的加工。超精密机械制造技术隶属于传统制造工艺,在现今制造业中仍然多有应用。

5特种加工工艺及其应用

一般来说,特种加工工艺主要有激光光束加工、隧道显微镜加工以及电火花加工三大类别。就激光光束加工而言,其能够通过发射高能量密度光束的方式实现对工件的加工,可以形成小孔、微孔,还能够实现较为精密的切削等,该技术在制作防伪标记、打字以及焊接上有着广泛的应用。就隧道显微镜加工来看,其能够实现分子数量级工件的加工。可以以金属探针为电机,产生具有较强穿透力的隧道电流,进而改变其相应分子及原子结构的排列顺序。而在利用细微电火花进行微机械制造加工的过程中,能够以脉冲活化放电的方式,通过局部高温实现对金属部件的加工。该加工方式不需要以宏观切削的形式进行,只需要控制脉冲放电量就能够实现对金属的精细化加工,能够形成极为细微的孔洞与缝隙,可以实现对轴、平面以及三维曲面等的加工。

总而言之,在国内现代化建设步伐不断加快的时代背景下,机械制造业也得到了极为迅猛的发展,制造精度也越来越高,微机械制造技术现代化水平也越来越高,已经实现了由传统一维加工向三维加工的转变,其加工设备的集成化程度也越来越高,对此必须加强对微机械制造工艺的应用,以此在促进技术本身不断完善的同时,促进国内精密制造的不断发展。

参考文献

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