Click here to load reader

Raport NUCLEU 2011 ICPE-CA

  • View
    240

  • Download
    5

Embed Size (px)

Text of Raport NUCLEU 2011 ICPE-CA

  • 1

    MACHETA nr. XII Contractor : INCDIE ICPE-CA Cod fiscal : RO 13827850

    Raport anual de activitate privind desfurarea programului nucleu

    Inginerie electrica pentru societate /INGENIOS Cod 35N

    Anul 2011

    Durata programului: 3 ani Data nceperii: 2009 Data finalizrii: 2011 1. Scopul programului: Cercetari aplicative pentru dezvoltarea de sisteme, echipamente,dispozitive, materiale aplicabile in ingineria electrica, energetica, sanatate si mediu 2. Modul de derulare al programului:

    2.1. Descrierea activitilor (utiliznd i informaiile din rapoartele de faz,macheta VIII): Obiectiv 1: Produse si materiale avansate pentru ingineria electrica

    Nr.tema Descrierea activitatilor PN 35-01-01

    n ceea ce privete procesarea microstructurilor mecanice prin tehnologie LIGA s-a stabilit succesiunea operatiilor si s-au determinat parametrii pentru ndeprtarea total a fotorezistului SU8 expus fr a deteriora reperele micromecanice. S-au fcut experimentri pe depuneri uniforme, pe roti dintate, microbobine, structuri de test, structuri pieptene si structuri pentru microsenzori, cu SU8 tip (formula) 50, 100 si 2050 avnd grosimi ntre 30m si 400m. S-au stabilit modalitti de extragere a reperelor de pe substrat fr a le deteriora si s-au obtinut repere finite att prin extragere mecanic ct si prin extragere chimic. S-au realizat msti pentru caracterizarea dimensional a zonelor expuse cu sistemul de litografie cu laser tip DWL66 si s-au fcut msurtori folosind pachetul software si camerele video prezente n sistem. S-au fcut msurtori ale reperelor n diverse stadii de executie folosind microscopia optic si cu fascicul de electroni (SEM), stabilindu-se tolerantele ce se pot obtine la realizarea microreperelor mecanice. S-au determinat ratele de aspect si s-a stabilit rata de aspect 4:1 ca fiind rata care asigur precizie si repetabilitate, putndu-se folosi pentru executii de serie. S-au executat si s-au caracterizat dimensional structuri pentru separatoare hidrodinamice, canale pentru microfluidic si microstructuri mecanice urmnd toti pasii procesului tehnologic, de la realizarea suportului pentru fotorezist (sticl sau otel inoxidabil), pregtirea suprafetei, depunerea fotorezistului SU8, coacerea si developarea sa, depunerea galvanic, ndeprtarea fotorezistului expus, extragerea reperelor finite si caracterizarea lor. S-a proiectat un microreductor planetar cu roti dintate, analizndu-se mecanisme ordinare cu roti, cu accentul pe mecanismele planetare cu posibilitti de montare n trepte. S-au analizat profilul cicloidal si profilul cicloidal aproximativ. S-a calculat un microreductor planetar cu roti dintate cu profil cicloidal exact cu 3 trepte cu raportul de transmisie 5:1 pe fiecare treapt.

    S-au realizat roti dintate cu profil cicloidal exact prin tehnologie LIGA cu grosimi de aproximativ 160m din nichel electrodepus n tipar de fotorezist SU8, pe substrat de siliciu monocristalin oxidat superficial si acoperit cu aur. S-au extras rotile din fotorezistul expus folosind radicali liberi si s-au separat mecanic de substratul de siliciu.

    S-au realizat microrepere pe centre de prelucrare cu comand numeric de nalt precizie, microrepere ce reprezint celelalte elemente constructive ale microreductorului ce nu s-au pretat la executie prin tehnologie LIGA (carcas microreductor, ax intrare, ax iesire, porsatelit, distantieri, capac etc).

    S-au caracterizat dimensional reperele micromecanice att pe fluxul procesului tehnologic ct si la finalul procesului (dup coacere si developarea, dup depunerea galvanic, dup ndeprtarea fotorezistului expus, dup extragerea reperelor finite si dup curatarea si debavurarea lor) urmrindu-se concordanta cu specificatiile proiectului. S-au asamblat reperele componente obtinndu-se modelul de laborator al microreductorului proiectat si executat.

  • 2

    S-a realizat si s-a depus cererea pentru un brevet de inventie cu titlul Metod de realizare a rotilor dintate miniaturale cu dantur cu profil cicloidal.

    a) Microreductor desen ansamblu 3D

    b) Microreductor montat, microscopie optic 10x

    c) Caracterizare dimensional a unei roti dintate cu profil cicloidal din conponenta microreductorului

    d) Portsatelit cu roti dintate detaliu mo

    ntaj, microscopie optic 25x

    Fig. 1 Microreductor planetar cu roti dintate cu profil cicloidal S-au stabilit limitele tehnologice atinse, s-a realizat o aplicatie a tenologiei reproiectndu-se si realizndu-se un microreductor planetar cu roti dintate cu posibilitti de montare n trepte (profil cicloidal exact cu 3 trepte cu raportul de transmisie 5:1 pe fiecare treapt).

    S-au realizat microvalve prin tehnologie LIGA cu grosimi de aproximativ 190m din nichel electrodepus n tipar de fotorezist SU8, pe substrat de siliciu monocristalin oxidat superficial si acoperit cu aur. S-au extras microvalvele din fotorezistul expus folosind radicali liberi si s-au separat mecanic de substratul de siliciu. Deasemenea s-au realizat microvalve de 200m din fotorezist SU8 prin aceeasi tehnologie. S-au realizat microrepere pe centre de prelucrare cu comand numeric de nalt precizie, microrepere ce reprezint celelalte elemente constructive ale microreductorului si ale micropompei ce nu s-au pretat la executie prin tehnologie LIGA (carcas microreductor, ax intrare, ax iesire, portsatelit, distantieri, capac, plci micropomp I, II si III).

    S-au caracterizat dimensional reperele micromecanice att pe fluxul procesului tehnologic ct si la finalul procesului (dup coacere si developarea, dup depunerea galvanic, dup ndeprtarea fotorezistului expus, dup extragerea reperelor finite si dup curatarea si debavurarea lor) urmrindu-se concordanta cu specificatiile proiectului. S-au asamblat reperele componente obtinndu-se microreductorul Mri4-5101N si micropompa MP5101N.

  • 3

    a) Tehnologia LIGA - etape

    b) Microvalve unisens realizate din Ni si din SU8, microscopie optic 6,5x

    c) Caracterizare dimensional a unui dinte cu profil cicloidal din conponenta microreductorului Mri4-5101N

    d) Micropompa MP5101N. Imagine Fujifilm

    Fig. 2 Etapele tehnologice i aspente cu realizarea microreductorului planetar cu roti dintate cu profil cicloidal i a micropompei n urma realizrii prototipului pentru microreductor planetar cu sateliti, cu dantur cu profil cicloidal a rezultat un produs transferabil i un domeniu nou de competent realizarea profilelor exacte pentru rotile dintate miniaturale. Deasemenea s-a realizat un model experimental pentru o micropomp cu valve elastice unisens i s-a stabilit tehnologia de realizare a microreperelor mecanice cu grosimi de pn la 200m. n ceea ce privete obinerea de materiale cu structuri dure prin procesare pe instalaia de sudur cu fascicul de electroni s-au executat: - Produse cu straturi dure pe zone preselectate, din materialele C120; OLC45; 42MoCr11CS si produse precum: nchiztor nglobat n cauciuc; pastil plac de taiere matrit; fuse arbore- servomotor fara perii; cupl avans longitudinal. - Elaborare documentatie- Cerere de brevet , cu titlul: Procedeu si sisteme integrate pe o instalatie pentru durificarea cu fascicul de electroni pe zone preselectate, (nr. inregistrare OSIM A / 01015); - Experimentri, operare control sisteme pentru produsele realizate, care cuprinde programul utilizat pentru durificarea cu FE a produselor: nchiztor nglobat n cauciuc, pastil plac de taiere, fuse arbore- servomotor fr perii, cupl avans la masa longitudinala, precum si pentru alte produse. - Analize de duritate si microstructur pe zone si microzone de pe piesele procesate cu FE, care cuprinde: parametrii de lucru folositi n cadrul experimentrilor si analize de duritate si microstructuri. n ceea ce privete tehnologia gel casting pentru realizarea produselor ceramice avansate (ceramica pe baz de Al2O3) au fost efectuate lucrri experimentale pentru stabilirea performanelor tehnologiei pentru ceramica pe baza de Al2O3 cu aplicabilitate n domeniul MEMS, utiliznd ruta de turnare din gel ca procedeu de obinere a corpului ceramic.

    n funcie de aplicaia urmrit i de tipul de ceramic dorit, prin varierea parametrilor de

  • 4

    process (grad de ncrcare cu solid, forma de turnare, temperatura i durata tratamentului de sinterizare), tehnologia duce la obinerea unor piese ceramice cu o varietate mare de proprieti fizico-mecanice: forme regulate sau neregulate, densitate: 26 98 % TD (1,1 3,7 g/cm3); porozitate deschis: 0,5 65 %; rezisten mecanic la compresie: 0,3 . 200 MPa.

    Compoziia sistemelui mixt de gelifiere (material ceramic monomer mediu de dispersie) preparate din pulberea ceramic, lianii i catalizatorii folosite pentru obinerea gelurilor ceramice a fost: Al2O3 (50 % vol cu SiO2 3 % grav i MgO 2 % grav) + suspensie 20 % de amestec de monomeri, hidroximetilacrilamid HMAM i MBAM n raport (5:1) + dispersant Darvan 821A 0,8 % grav din pulbere + catalizator TEMED 0,1 % i iniiator APS 0,5 % din monomeri. Condiiile termice utilizate pentru prepararea gelulului ceramic pe baz de Al2O3 au fost: gelifiere 60 de minute n etuv, la o temperatur de 50 oC. Procesul de uscare pentru eliminarea umiditii, process de lung durat, a fost efectuat n trei variante: la temperatura camerei, la 35 oC i 45 oC. Durata de uscare a fost de 280 h, 220 h i respectiv 140 h, n condiiile obinerii unor valori asemntoare ale pierderii masice i ale contraciei liniare. Condiiile termice utilizate pentru obinerea corpului ceramic pe baz de Al2O3 au fost: Eliminarea liantului i consolidarea a fost efectuat timp de 60 de minute la o temperatur de 920 oC, n dou variante de viteze de cretere a temperaturii de 30 i respectiv 50 oC/h.

    Piesele ceramice pe baz de Al2O3 obinute cu vitez mic de cretere a temeraturii (30 oC/h) n procesul de eliminare a liantului i consolidare, au avut caracteristici mecanice superioare celor obinute c

Search related