미세추출

Microextrusion

미세 압출은 밀리미터 범위에서 수행되는 미세 형성 압출 과정이다. 압출과 마찬가지로 물질은 다이 오리피스를 통해 밀리지만 결과물의 단면은 1mm 정사각형을 통해 들어갈 수 있다. 1990년 마이크로폼화가 구상된 이후 몇 가지 미세 추출 과정이 개발되었다.[1][2][3] 전진(램과 빌렛은 같은 방향으로 이동)과 후진(램과 빌렛은 반대 방향으로 이동) 미세 압출이 처음 도입되었으며, 이후 전진 로드-후진 컵과 이중 컵 압출 방법이 개발되었다.[2][4] 방법과 관계없이 성공적인 미세 추출 기계를 만드는 가장 큰 어려움 중 하나는 다이와 램의 제조다. "다이와 램의 작은 크기는 엄격한 정확도 요건과 함께 적절한 제조 공정이 필요하다."[2] 또한 Fu와 Chan이 2013년 최첨단 기술 검토에서 지적했듯이, 미세 압출 및 기타 미세 형성 기술이 보다 광범위하게 구현되기 전에 몇 가지 문제를 해결해야 하는데 여기에는 변형 부하 및 결함, 시스템 안정성 형성, 기계적 특성 및 기타 크기 관련 영향이 포함된다.적층 구조와 [2][3]경계

개발 및 사용

마이크로 추출은 1990년대 초반의 초기 단계였던 과학인 마이크로 포밍의 성장이다. 2002년, 엥겔 외 연구진은 빌렛을 깎는 데 한계가 있고 공구 제조와 취급에 어려움이 있다는 점을 들어, 그 시점까지 마이크로딥 드로잉과 압출 공정을 포함한 몇 가지 연구 실험만 시도했다고 표현했다.[1] 2000년대 중후반까지 연구자들은 빌렛 흐름, 계면 마찰, 압출력, 크기 효과 등의 문제에 대해 "공작물이나 표본의 치수가 줄어들 때 발생하는 예상 결과와의 편차"[2]를 연구하고 있었다. 가장 최근에는 형성이 높은 온도에서 초미세 결을 가진 물질을 사용하고 그 과정에 초음파 진동을 가하는 연구가 과학을 더욱 밀어내고 있다.[3][4] 단, 마이크로폼 및 마이크로 압출 기법을 사용한 핀, 나사, 고정 장치, 커넥터, 소켓 등의 마이크로파트의 대량 생산이 이루어지기 전에 빌렛 생산, 운송, 위치설정 및 방출에 대한 더 많은 연구가 필요하다.[3][4]

미세 압출 기법은 생체세라믹 및 플라스틱 압출과 생물학적 자극성 스텐트부터 통제된 약물 방출 시스템에 이르기까지 재흡수 가능하고 이식 가능한 의료기기의 구성품 제조에도 적용되었다.[5][6]

미세 추출 프로세스

일반적인 거시적 수준의 압출과 마찬가지로 몇 년 동안 유사한 미세 압출 과정이 설명되어 왔다. 가장 기본적인 과정은 전진(직접)과 후진(간접) 미세 추출이었다. 램(빌렛을 앞으로 밀고 나가는 것)과 빌렛은 모두 전방 미세 추출과 함께 같은 방향으로 움직이는 반면, 후방 미세 추출에서는 램과 빌렛이 반대 방향으로 움직인다. 이는 차례로 마이크로빌렛, 황동 마이크로핀, 마이크로기어 샤프트, 마이크로콘덴서 등의 특수 용도에 적용되었다.[2][4] 다만, 미세출혈에는 포워드 로드-백워드 컵 압출, 더블 컵(전진 1개, 후진 1개) 압출 등 다른 과정이 적용되었다.[4]

장점과 한계

다른 제조 공정에 비해 미세 추출의 강점은 매우 복잡한 단면을 만들고, 화학적 성질을 보존하며, 물리적 성질을 조건화하며, 물리적 또는 화학적 성질에 민감하거나 의존하는 공정 재료 등을 포함한다.[2][3][5][6] 그러나 주로 비교적 젊은 공정의 개선 필요성과 관련이 있지만, 미세 추출에는 몇 가지 한계가 있다. 딕싯과 다스는 2012년에 다음과 같이 설명했다.

치수의 축소와 물체의 기하학적 복잡성이 증가함에 따라, 현재 이용 가능한 기술과 시스템은 개발 요구를 충족시킬 수 없을 수 있다. 새로운 측정 장치, 원리 및 계측기, 공차 규칙 및 절차를 개발해야 한다. 마이크로 구조와 크기 효과를 포함한 다양한 재료와 그 특성/인터페이스 특성에 대한 자세한 정보가 있는 재료 데이터베이스는 제품 혁신과 공정 설계에 매우 유용할 것이다. 미세/나노하 및 미세 제조 도구의 손상/고장에 대한 더 많은 연구가 필요하다. 마이크로 레벨에서 다양한 유형의 재료에 대한 성형 한계를 규정해야 한다. 보다 구체적인 고려사항은 엔지니어링 애플리케이션과 요건을 충족하기 위해 마이크로포밍을 위해 축소되는 기계의 설계에 통합되어야 한다.[2]

추가 읽기

  • Fu, M.W.; Chan, W.L. (2013). "A review on the state-of-the-art microforming technologies". International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 67 (9): 2411–2437. doi:10.1007/s00170-012-4661-7.
  • Fu, M.W.; Chan, W.L. (2014). "Chapter 4: Microforming Processes". Micro-scaled Products Development via Microforming: Deformation Behaviours, Processes, Tooling and its Realization. Springer Science & Business Media. pp. 73–130. ISBN 9781447163268.

참조

  1. ^ a b Engel, U.; Eckstein, R. (2002). "Microforming - From Basic research to its realization". Journal of Materials Processing Technology. 125–126 (2002): 35–44. doi:10.1016/S0924-0136(02)00415-6.
  2. ^ a b c d e f g h Dixit, U.S.; Das, R. (2012). "Chapter 15: Microextrusion". In Jain, V.K. (ed.). Micromanufacturing Processes. CRC Press. pp. 263–282. ISBN 9781439852903.
  3. ^ a b c d e Fu, M.W.; Chan, W.L. (2013). "A review on the state-of-the-art microforming technologies". International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 67 (9): 2411–2437. doi:10.1007/s00170-012-4661-7.
  4. ^ a b c d e Fu, M.W.; Chan, W.L. (2014). "Chapter 4: Microforming Processes". Micro-scaled Products Development via Microforming: Deformation Behaviours, Processes, Tooling and its Realization. Springer Science & Business Media. pp. 73–130. ISBN 9781447163268. Retrieved 19 March 2016.
  5. ^ a b Colombo, Paolo; Perini, Katia; Bernardo, E.; Capelletti, Tiziano; Maccagnan, Giorgio (2003), "Ceramic Microtubes from Preceramic Polymers", Journal of the American Ceramic Society, 86 (6): 1025–1027, doi:10.1111/j.1151-2916.2003.tb03413.x
  6. ^ a b Perale, Giuseppe; Pertici, Gianni; Giordano, Carmen; Daniele, Francesco; Masi, Maurizio (2008), "Nondegradative microextrusion of resorbable polyesters for pharmaceutical and biomedical applications: The cases of poly-lactic-acid and poly-caprolactone", Journal of Applied Polymer Science, 108 (3): 1591–1595, doi:10.1002/app.27875