Op het gebied van uiterst nauwkeurige bewegingsbesturing is de prestatie van een ultranauwkeurige bewegingsmodule met luchtvering sterk afhankelijk van de eigenschappen van de basis. Granieten precisiebasissen en keramische basissen zijn twee veelgevraagde opties, elk met unieke voordelen. Er zijn duidelijke verschillen in stabiliteit, nauwkeurigheidsbehoud, duurzaamheid en andere belangrijke aspecten.
Stabiliteit: natuurlijke compactheid versus kunstmatige precisie
Graniet is gevormd na een lange geologische tijdsperiode. De interne structuur is dicht en uniform, en mineralen zoals kwarts en veldspaat zijn nauw met elkaar verweven. Tegenover externe invloeden, zoals trillingen veroorzaakt door de werking van grote machines in de werkplaats, kan de granieten basis deze effectief blokkeren en dempen dankzij de complexe kristalstructuur. Hierdoor kan de trillingsamplitude van de ultraprecisie-bewegingsmodule die op de luchtgeleider wordt overgebracht, met meer dan 80% worden verminderd. Dit biedt een stabiele basis voor de module, waardoor deze soepel kan bewegen tijdens uiterst nauwkeurige bewerkingen of detecties.
De keramische basis wordt vervaardigd via een geavanceerd synthetisch proces en heeft een uitstekende interne structuuruniformiteit. De microstructuur van sommige hoogwaardige keramische materialen is bijna perfect, wat een efficiënt dempend effect op trillingen kan creëren. In sommige optische inspectieapparatuur die extreem gevoelig is voor trillingen, kan de keramische basis de trillingsinterferentie in een zeer klein bereik onderdrukken om de uiterst precieze beweging van de ultraprecisie-bewegingsmodule van de luchtvlotter te garanderen. Bij grootschalige en intense trillingen is de algehele stabiliteit echter iets minder dan die van een granieten basis.
Nauwkeurigheidsbehoud: het natuurlijke voordeel van geringe uitzetting en het kunstmatige wonder van hoge temperatuurstabiliteit.
Graniet staat bekend om zijn zeer lage thermische uitzettingscoëfficiënt, doorgaans 5-7 × 10⁻⁶/℃. In een omgeving met temperatuurschommelingen verandert de afmeting van de granieten precisiebasis daardoor nauwelijks. In de astronomie wordt bijvoorbeeld de uiterst precieze bewegingsmodule voor de fijnafstelling van de telescooplens gecombineerd met een granieten basis. Zelfs in omgevingen met een aanzienlijk temperatuurverschil tussen dag en nacht, zorgt dit ervoor dat de positioneringsnauwkeurigheid van de lens op submicronniveau behouden blijft, waardoor astronomen de subtiele veranderingen van verre hemellichamen kunnen vastleggen.
Keramische materialen presteren ook goed op het gebied van hoge temperatuurstabiliteit en lage uitzettingscoëfficiënt. De thermische uitzettingscoëfficiënt van sommige speciale keramische materialen kan zelfs bijna nul zijn. Onder omstandigheden met hoge temperaturen of snelle temperatuurschommelingen kan de keramische basis een stabiele afmeting behouden, waardoor de bewegingsnauwkeurigheid van de ultraprecieze bewegingsmodule van de luchtfloat niet wordt beïnvloed. Bij het lithografieproces voor de productie van halfgeleiderchips moet de lithografieapparatuur continu in een uiterst nauwkeurige omgeving werken. De keramische basis kan de positioneringsnauwkeurigheid van de module in de door de apparatuur gegenereerde hoge temperaturen handhaven, waarmee wordt voldaan aan de strenge eisen van de chipfabricage voor nauwkeurigheid op nanoschaal.
Duurzaamheid: Hoge hardheid van natuurlijke ertsen en corrosiebestendige synthetische materialen.
Graniet heeft een hoge hardheid, de Mohs-hardheid kan 6-7 bereiken, en het is zeer slijtvast. In het materiaalkundig laboratorium wordt de veelgebruikte ultraprecisie-bewegingsmodule met luchtlagers veelvuldig gebruikt. De granieten basis kan de langdurige wrijving van de luchtlager effectief weerstaan. In vergelijking met een basis van een gewoon materiaal kan de onderhoudscyclus van de module met meer dan 50% worden verlengd, waardoor de onderhoudskosten van de apparatuur aanzienlijk worden verlaagd en de continuïteit van het wetenschappelijk onderzoek wordt gewaarborgd.
Keramische materialen hebben niet alleen een hoge hardheid, maar ook een uitstekende corrosiebestendigheid. In sommige industriële omgevingen waar chemische corrosie een risico vormt, zoals de uiterst nauwkeurige bewegingsmodule van de luchtvlotter in testapparatuur voor chemische producten, kan de keramische basis de erosie door corrosieve gassen of vloeistoffen weerstaan, de oppervlakte-integriteit en mechanische eigenschappen langdurig behouden en is de duurzaamheid ervan in specifieke, zware omstandigheden zelfs beter dan die van een granieten basis.
Productiekosten en verwerkingsmoeilijkheden: de uitdagingen bij de winning en verwerking van natuursteen en de technische drempel van kunstmatige synthese.
Het winnen en transporteren van graniet is een complex proces, waarbij geavanceerde apparatuur en technologie vereist zijn. Door de hoge hardheid en broosheid van graniet kunnen er tijdens het snijden, slijpen, polijsten en andere processen gemakkelijk problemen ontstaan zoals afbrokkeling van de randen en scheuren. Bovendien is het afvalpercentage relatief hoog, wat resulteert in hoge productiekosten.
De productie van keramische basismaterialen is afhankelijk van geavanceerde synthese- en precisiebewerkingstechnologie. Van de voorbereiding van de grondstoffen en het vormen tot het sinteren, elke stap vereist nauwkeurige controle. De initiële investering in de ontwikkeling en productie van hoogwaardige keramische basismaterialen is enorm en de technische drempel is hoog, maar zodra grootschalige productie is bereikt, wordt verwacht dat de kosten effectief beheersbaar zullen zijn en dat het een kosteneffectieve optie is voor hoogwaardige toepassingen.
Over het algemeen presteren precisiebases van graniet goed op het gebied van stabiliteit en conventionele duurzaamheid, terwijl keramische bases unieke voordelen bieden op het gebied van aanpassingsvermogen aan extreme temperaturen en corrosiebestendigheid. De keuze van de basis moet gebaseerd zijn op het specifieke toepassingsscenario, de omgevingsomstandigheden en het budget van de ultraprecisie luchtgeveerde bewegingsmodule.
Geplaatst op: 8 april 2025