در عرصه تولید دقیق، وقتی با یک قطعه فلزی که نصف ضخامت کاغذ دارد و با این حال به الگوهای پیچیده ای نیاز دارد روبرو می شویم،ماشین های CNC سنتی ممکن است از لرزش ابزار لرزند در حالی که برش سیم می تواند تغییر شکل میکروسکوپی را از طریق مناطق گرمای تحت تاثیر ایجاد کند. وارد فتوکیمولوژیک حکاکی (PCE) یک تکنولوژی بسیار دقیق است که شبیه مجسمه سازی در مقیاس مولکولی است. این فرآیند نشان دهنده ننگ جراحی مهندس برای چالش های تولید میکرو است.
در حالی که ماشینکاری معمولی بر روی برش نیروی خشن تکیه دارد، حکاکی فوتوشیمیایی فرسایش شیمیایی دقیق را انجام می دهد.فرآیند انتقال مدار یا الگوهای طراحی به ورق های فلزی از طریق فوتولیتوگرافی، سپس مناطق محافظت نشده را با استفاده از محلول های شیمیایی حل می کند. مزیت اصلی آن: عدم وجود تماس فیزیکی کامل. بدون فشار ابزار، استرس مکانیکی،یا تحریف حرارتی که آن را برای اجزای حساس به استرس یا فوق العاده نازک ایده آل می کند.
به عنوان یک فرآیند شیمیایی، انتخاب مواد مطابق با پارامترهای دقیق واکنش است:
- فلزات مورد علاقه:فولاد ضد زنگ، مس، مس و آلیاژ نیکل به دلیل شیمی پایدار و حل قابل کنترل آنها تسلط دارند. فرمول های پیشرفته اکنون اجازه می دهد آلومینیوم، تیتانیوم،و پردازش آلیاژ های ویژه.
- ضخامت نقطه شیرین:0.01mm تا 2.5mm نشان دهنده محدوده مطلوب است مواد نازک تر در معرض خطر تغییر شکل هستند در حالی که ورق های ضخیم تر کنترل نفوذ شیمیایی را به چالش می کشند.
- محدودیت اندازه:حداکثر ابعاد کار استاندارد در حدود 1500mm × 600mm، محدود به هر دو ظرفیت تجهیزات و الزامات یکسانی جریان شیمیایی است.
یک تصور غلط مهم که تازه واردان را آزار می دهد این است که فرض بر این است که حکاکی عمودی کامل وجود دارد.همزمان به سمت پایین و به سمت چپ فرو می ریزد و پدیده ای به نامکم کردن.
این فرسایش جانبی به طور معمول با نسبت 2: 1 نسبت به عمق گسترش می یابد. یک حکاکی 0.025 میلی متر عمق 0.050 میلی متر از دست دادن مواد جانبی را ایجاد می کند.طرح هایی که نمی توانند این گسترش را در نظر بگیرند، ویژگی های غیر منتظره ای را افزایش می دهند..
به طور مشابه، شیمی نمی تواند زاویه های تیز 90 درجه را تولید کند. شعاع های گوشه داخلی با ضخامت مواد ارتباط دارند، در حالی که شعاع های خارجی باید حداقل 75٪ از ضخامت باشند.تمام زاویه های تیز طراحی شده توسط CAD به عنوان خطوط گرد ظاهر می شوند.
موفقیت در حکاکی فتوشیمیک نیاز به سازگاری طراحی با واقعیت های فیزیکی دارد:
- نسبت ویژگی:حفظ تناسب 1: 1 بین حداقل اندازه ویژگی و ضخامت مواد برای تولید قابل اعتماد.
- رباط های حک شده:اتصال های کوچک (معمولاً 0.2-0.3 میلی متر) باید اجزای را در طول پردازش به ورق های اصلی متصل کنند و از غوطه ور شدن در حمام های شیمیایی جلوگیری کنند.
- مدیریت تحمل:دقت معیاری حفر می تواند به ±10٪ از ضخامت مواد برسد. الزامات کمتر از 15٪ ممکن است نیاز به حفر دو طرفه برای مقابله با اثرات زیر توازن داشته باشد.
حکاکی فتوشیمیک یک طاقچه منحصر به فرد را اشغال می کند که در آن ماشینکاری معمولی به محدودیت های فیزیکی می رسد. کاربردهای آن در هوافضا، دستگاه های پزشکی،و الکترونيک هاي پيشرفته از يک درک داخلي از تعاملات مواد شيميايي سرچشمه مي گيرند. تسلط بر دینامیک زیر برش، محدودیت شعاع، و قرار دادن در پیوند تبدیل طراحان به معماران واقعی تولید میکرو.ظریف ترین طرح های مقیاس کوچک لزوما پیچیده ترین نیستند بلکه آنهایی هستند که با قوانین اساسی فیزیک و شیمی هماهنگ هستند.
