Sildīšanas plāksnes līdzenums nekad nav ideāls un mainās ar katru temperatūras ciklu. Tā vietā, lai pasīvi pieņemtu šos kropļojumus, jaunā koncepcija plāksnē iestrādā pjezoelektriskos izpildmehānismus, kas var smalki, acumirklī stumt un vilkt tēraudu, aktīvi koriģējot plakanumu, pamatojoties uz nepārtrauktu datora prognozi par to, kā siltums to deformē.
Jaunais lauksparedzamā termiskā modelēšana plate plakanuma pjezoelektriskākontrole ir pāreja no pasīvās mehāniskās stingrības uz aktīvi kontrolētu konstrukcijas ģeometriju termiskās apstrādes iekārtās.
No pasīvās stingrības līdz aktīvai formas kontrolei
Tradicionālās apsildāmās plāksnes balstās uz masīvām tērauda sekcijām, precīzu slīpēšanu un statisku shēmošanu, lai saglabātu plakanumu. Lai gan tie ir efektīvi istabas temperatūrā, termiskie gradienti darbības laikā rada noliekšanos, sagriešanos un lokālus kropļojumus.
Šie izkropļojumi rodas no:
Nevienmērīgs temperatūras sadalījums pa plati
Diferenciālā termiskā izplešanās tērauda korpusā
Asimetrisks sildelementu izvietojums
Slodzes-izraisīta mehāniska liece presēšanas ciklu laikā
Tā vietā, lai kompensētu šīs sekas pēc to parādīšanās, prognozēšanas sistēmu mērķis ir tās novērst, pirms tās pilnībā attīstās.
Reāllaika-prognozējošā termiskā-strukturālā modelēšana
Izkropļojuma galīgo elementu prognozēšana
Koncepcijas galvenā iezīme ir savienots termiskais{0}}strukturālais galīgo elementu modelis, kas darbojas reāllaikā. Modelis tiek nepārtraukti atjaunināts, izmantojot temperatūras datus no iegultajiem sensoriem, kas izvietoti visā platē.
Sistēma aprēķina:
Pašreizējās temperatūras lauks pāri platei
Paredzamie termiskie gradienti nākamajās milisekundēs
Rezultātā radušās mehāniskās deformācijas (loce, vērpjot un lokāls izliekums)
Tas ļauj prognozēt kropļojumus, pirms tie fiziski izpaužas uz darba virsmas.
Theparedzamā termiskā modelēšana plate plakanuma pjezoelektriskāTāpēc sistēma nav reaģējoša, bet gan paredzama, koriģējot deformāciju, pamatojoties uz prognozēto ģeometriju, nevis novēroto kļūdu.
Ātra{0}}ātruma vadības cilpas arhitektūra
Pilns vadības cikls darbojas slēgtā kontūrā:
Temperatūras mērīšana
Uz modeli{0}} balstīta kropļojumu prognozēšana
Pjezoelektriskās iedarbināšanas komandu ģenerēšana
Plāksnes formas mehāniskā korekcija
Šī cilpa var izpildīt vairākas reizes sekundē, ļaujot nepārtraukti kompensēt pārejošus termiskos efektus darbības laikā.
Platenē iestrādāta pjezoelektriskā iedarbināšana
Izpildmehānisma funkcija un iespējas
Pjezoelektriskie izpildmehānismi pārvērš elektrisko spriegumu precīzā mehāniskā pārvietojumā. Rūpnieciskās konfigurācijās šie elementi spēj:
Spēku ģenerēšana tūkstošiem ņūtonu diapazonā
Nodrošina kontrolētu nobīdi līdz aptuveni 0,1 mm
Nanometru{0}}mēroga izšķirtspējas sasniegšana pozicionēšanā
Stratēģiski iestrādājot plāksnes konstrukcijā, šie izpildmehānismi var radīt lokālus lieces momentus, kas neitralizē termiski izraisītu deformāciju.
Sadalītā strukturālā korekcija
Pjezo elementi ir novietoti galvenajās konstrukcijas vietās plāksnes korpusā. Kad tie tiek aktivizēti, tie izplešas vai saraujas par mikrometriem, pārraidot spēku caur apkārtējo tērauda matricu.
Plate izliek savus muskuļus, lai paliktu perfekti taisni, aktīvi pretoties dabiskajai termiskās izplešanās tendencei deformēt darba virsmu.
Šī sadalītā iedarbināšana ļauj precīzi koriģēt:
Globāla noliekšanās pāri plāksnes virsmai
Lokalizēta karstā{0}}punkta-izraisīta deformācija
Malu pacelšanas un stūru deformācijas efekti
Iedvesma no adaptīvās optikas sistēmām
Koncepcija balstās tieši no adaptīvās optikas, ko izmanto astronomiskajos teleskopos. Šajās sistēmās deformējamie spoguļi tiek nepārtraukti pārveidoti, lai kompensētu atmosfēras kropļojumus, saglabājot optisko skaidrību.
Termiskās apstrādes iekārtās tāds pats princips tiek piemērots mehāniskai plakanuma kontrolei. Tā vietā, lai koriģētu gaismas ceļus, sistēma koriģē fizisko virsmas ģeometriju termiskās slodzes apstākļos.
Šīs tehnoloģijas pielāgošana rūpnieciskām plāksnēm atspoguļo:
Siltumtehnika
Strukturālā mehānika
Reāllaika{0}}kontroles sistēmas
Gudra materiāla iedarbināšana
Rūpnieciskie pielietojumi un nākotnes potenciāls
Ultra-Precīza ražošana
Aktīvā plakanuma kontrole var nodrošināt ražošanas procesus, kuriem nepieciešama ārkārtēja virsmas precizitāte, tostarp:
Nanospiedumu litogrāfija
Precīza optisko lēcu formēšana
Pusvadītāju iepakošanas procesi
Augstas-tolerances kompozītu formēšana
Šajās lietojumprogrammās pat mikrometru{0}}mēroga kropļojumi var ietekmēt gala produkta kvalitāti.
Apakš-mikronu procesa stabilitāte
Ja ir aktīva prognozējošā korekcija, dinamiskās termiskās cikla laikā ir iespējams saglabāt virsmas līdzenumu, kas ir mazāks par -mikronu. Šis kontroles līmenis ļauj presēm ražot komponentus ar īpaši stingrām izmēru pielaidēm, darbojoties ar lielu termisko slodzi.
Ekonomiskie un inženiertehniskie šķēršļi
Neskatoties uz tās potenciālu, ieviešanu pašlaik ierobežo:
Augstas sistēmas izmaksas
Sarežģītas kalibrēšanas prasības
Pieprasītas skaitļošanas prasības{0}}reāllaika modelēšanai
Integrācijas izaicinājumi esošajās platēņu arhitektūrās
Tomēr augstas{0}}vērtības ražošanas nozarēs veiktspējas priekšrocības var būt par pamatu.
Secinājums
Prognozējošās termiskās modelēšanas un pjezoelektriskās iedarbināšanas integrācija ir pārveidojoša pieeja plāksnes dizainam. Tā vietā, lai paļautos uz pasīvās stingrības un statiskās korekcijas metodēm, nākotnes sistēmas aktīvi pārveido sevi, reaģējot uz termisko uzvedību.
Theparedzamā termiskā modelēšana plate plakanuma pjezoelektriskākoncepcija iezīmē pāreju uz viedo instrumentu izmantošanu, kur mehāniskās struktūras nepārtraukti pielāgojas, lai saglabātu ģeometrisko precizitāti dinamiskos termiskajos apstākļos.
Aktīvā, paštaisnojošā{0}}plate atspoguļo termiskās, mehāniskās un vadības inženierijas saplūšanu vienā reaģējošā sistēmā, kas pretojas kropļojumiem reāllaikā. Nākotnes plakanākās virsmas netiks statiski apstrādātas-, tās saglabās neredzams, inteliģents spēks.
