Trong lĩnh vực bán dẫn, kiểm tra quang học và thiết bị laser cực nhanh, cổng đá granit đóng vai trò là vật mang cốt lõi cho các hệ thống chuyển động có độ ổn định cao. Các kỹ sư thiết bị thường phải đối mặt với một vấn đề nan giải: việc lặp lại thiết bị yêu cầu quán tính chuyển động thấp hơn và phản ứng động được cải thiện, điều này đòi hỏi phải gia công lỗ nhẹ trên giàn đá granite. Tuy nhiên, đá granit là một vật liệu giòn. Nhiều người tin rằng bằng trực giác, việc khoan lỗ trên đá rắn chắc chắn sẽ làm suy yếu độ cứng của kết cấu, gây biến dạng, tập trung ứng suất và thậm chí có nguy cơ nứt vỡ. Từ nhiều dự án thực tiễn phục vụ khách hàng thiết bị siêu chính xác trên toàn cầu, UNPARALLELED Group nhận thấy giả định này không hoàn toàn đúng. Điều quan trọng không phải là liệu có thể khoan lỗ hay không mà là thiết kế toàn diện các vị trí lỗ, bố trí khẩu độ, tối ưu hóa cấu trúc liên kết của mặt cắt ngang và ranh giới cơ học vật liệu.
Các sơ đồ nhẹ được thiết kế kém chủ yếu xuất phát từ các lỗ có đường kính lớn hoặc dày đặc được khoan liều lĩnh trên các đường dẫn tải chính. Các tính chất cơ học của đá granite khác biệt rất nhiều so với gang và hợp kim nhôm. Kim loại có thể giải phóng ứng suất cục bộ quá mức thông qua biến dạng dẻo, trong khi đá granit hầu như không có độ dẻo. Khi các lỗ được đặt trong các vùng uốn và xoắn tới hạn của dầm ngang, các ứng suất kỳ dị sẽ hình thành ở các mép lỗ. Ngay cả những khe hở nhỏ, kết hợp với tải trọng chuyển động qua lại theo chu kỳ và sự dao động nhiệt độ, cũng có thể tạo ra các vết nứt vi mô vô hình. Trong quá trình hoạt động lâu dài, độ cứng của cấu trúc liên tục giảm và cuối cùng làm suy yếu độ chính xác định vị ở cấp độ nanomet. Đây là lý do tại sao nhiều nhà sản xuất ngần ngại áp dụng cổng đá granite nhẹ. Ở giai đoạn mô phỏng trước dự án, nhóm UNPARALLELED chủ động tránh những cách bố trí rủi ro như vậy.
Các thiết kế mở lỗ được lên kế hoạch tốt sẽ không làm giảm độ cứng và thậm chí có thể tối ưu hóa hiệu suất động trong một số điều kiện làm việc nhất định. Độ cứng kết cấu không phụ thuộc vào tổng trọng lượng vật liệu mà phụ thuộc vào đường truyền lực liên tục, mô men quán tính được giữ lại và tần số tự nhiên cách xa phạm vi kích thích của thiết bị. Tối ưu hóa cấu trúc liên kết của UNPARALLELED tập trung vào việc loại bỏ các vật liệu dư thừa bên trong không chịu tải trong khi vẫn bảo toàn các gân chịu lực chính và biên dạng ổ trục ngoài. Các lỗ được tránh xa mômen uốn tối đa và các vùng xoắn chính. Chuyển tiếp vòng cung mượt mà được áp dụng cho các góc lỗ, với sự kiểm soát chặt chẽ về khoảng cách lỗ và lề cạnh để dẫn tải dọc theo khung đá được xác định trước. Trọng lượng giảm xuống trong khi biến dạng tĩnh gần như không thay đổi. Giảm trọng lượng bản thân giúp cắt giảm quán tính chuyển động, giảm sai số theo sau và giảm độ rung tốt hơn trong quá trình chuyển động tịnh tiến tốc độ cao.
Có ngưỡng thiết kế rõ ràng: gia công lỗ nhẹ chỉ có thể loại bỏ những vật liệu dư thừa, không bao giờ cắt bỏ được khung chịu lực chính. Trước khi xử lý chính thức, UNPARALLELED thực hiện các mô phỏng kết hợp tĩnh, động và nhiệt để dự đoán sự phân bố ứng suất, biến dạng và thay đổi phương thức dưới tải đầy đủ, chuyển động qua lại tốc độ cao và biến đổi nhiệt độ môi trường. Mô phỏng yêu cầu lặp lại các thông số khẩu độ, bố cục và độ dày thành để cân bằng trọng lượng, độ cứng và tính khả thi của quy trình. Sau khi xác nhận mô phỏng, việc hiệu chuẩn cơ học mẫu được tiến hành. Bộ đầy đủ các công cụ kiểm tra có độ chính xác cao nhập khẩu được sử dụng để so sánh dữ liệu biến dạng trước và sau khi gia công lỗ, xác nhận ứng suất vẫn nằm trong giới hạn an toàn của vật liệu.
Kỹ thuật xử lý quyết định sự thành công của sơ đồ lỗ nhẹ. Khoan tác động bị cấm đối với đá granit giòn. Dụng cụ kim cương được sử dụng để cắt ướt tốc độ thấp nhằm ngăn ngừa hư hỏng vi mô ban đầu do tải trọng tác động lên thành lỗ. Các cạnh lỗ được vát và làm tròn để loại bỏ sự tập trung ứng suất ở các góc nhọn. Một chi tiết thường bị bỏ qua: sau khi gia công lỗ, UNPARALLELED thực hiện xử lý ổn định lão hóa để giải phóng ứng suất dư sinh ra trong quá trình xử lý. Nếu không loại bỏ các vết nứt nhỏ và ứng suất dư khi gia công, độ lệch chính xác có thể dần dần xuất hiện trong quá trình vận hành lâu dài ở các xưởng có nhiệt độ không đổi, ngay cả với các kết quả mô phỏng đủ tiêu chuẩn.
Gia công lỗ nhẹ mang lại giá trị rõ ràng cho thiết bị siêu chính xác. Trọng lượng bản thân của dầm ngang giảm làm giảm tải truyền động của động cơ tuyến tính, tăng tốc chuyển động và rút ngắn thời gian xác định vị trí. Nó phù hợp với các tình huống tốc độ cao, độ chính xác cao như lớp phủ perovskite, kiểm tra quang học AOI và nền tảng chuyển động XY bán dẫn. UNPARALLELED đã triển khai nhiều phương án nhẹ khi tùy chỉnh các thành phần giàn đá granite cho các khách hàng kiểm tra quang học và bán dẫn hàng đầu. Những giải pháp này duy trì sự ổn định về cấu trúc lâu dài đồng thời đáp ứng các mục tiêu về thiết bị động. Theo đuổi việc giảm trọng lượng một cách mù quáng mà không tôn trọng các ranh giới cơ học kết cấu sẽ gây ra hiện tượng mất độ cứng, các vết nứt nhỏ và độ lệch chính xác.
Các đặc tính vật lý tuyệt vời của nền đá granit đen UNPARALLELED® tạo nền tảng vững chắc cho thiết kế nhẹ. Đế đá mật độ cao, biến dạng thấp, kết hợp với cấu trúc liên kết lỗ được tối ưu hóa về mặt khoa học, có thể chống lại sự thay đổi nhiệt độ và nhiễu rung tốt hơn. Thiết kế gọn nhẹ không chỉ đơn giản là đá rỗng. Nó dựa vào kiến thức vật liệu, khả năng mô phỏng và hàng thập kỷ kinh nghiệm mài để tái tạo lại các khung chịu lực trong không gian vật liệu hạn chế. Đối với kết cấu giàn siêu chính xác, khối lượng nặng không đồng nghĩa với độ ổn định. Sự sắp xếp vật liệu hợp lý là sự đảm bảo cốt lõi cho độ chính xác cao trong thời gian dài.