Im Bereich der Präzisionsfertigung und der fortgeschrittenen wissenschaftlichen Forschung ist die Auswahl der Basis einer Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck der Schlüsselfaktor für ihre Leistung. Granit-Präzisionsbasen und Keramikbasen haben ihre eigenen Eigenschaften und weisen unterschiedliche Vorteile und Merkmale hinsichtlich Stabilität, Genauigkeitserhaltung, Haltbarkeit usw. auf.
Stabilität: Natürliche Struktur versus synthetische
Nach einer langen geologischen Übergangsphase ist Granit eng mit Quarz, Feldspat und anderen Mineralien verwoben und bildet eine dichte und gleichmäßige Struktur. Bei externen Vibrationsstörungen, wie beispielsweise den starken Vibrationen durch den Betrieb von Großgeräten in der Werkshalle, kann die Granitbasis diese effektiv blockieren und dämpfen. Dadurch kann die Schwingungsamplitude der Präzisions-Luftdruckplattform um mehr als 80 % reduziert werden. Dies bietet eine stabile Betriebsbasis für die Plattform und gewährleistet reibungslose Bewegungen bei hochpräziser Verarbeitung oder Erkennung. Beispielsweise kann eine stabile Granitbasis im Lithografieprozess der Halbleiterchipherstellung den präzisen Betrieb der Chip-Lithografiegeräte sicherstellen und eine hochpräzise Charakterisierung der Chipmuster ermöglichen.
Die Keramikbasis wird durch künstliche Synthese und modernste Technologie hergestellt. Ihre innere Struktur ist gleichmäßig und weist gute Schwingungsdämpfungseigenschaften auf. Bei allgemeinen Vibrationen kann sie eine stabile Arbeitsumgebung für eine Präzisions-Luftplattform mit statischem Druck schaffen. Bei hoher Festigkeit und anhaltenden Vibrationen ist ihre Schwingungsdämpfung jedoch etwas schlechter als die einer Granitbasis. Es ist schwierig, die Vibrationsstörungen auf das gleiche niedrige Niveau zu reduzieren, was die hochpräzise Bewegung der Plattform beeinträchtigen kann.
Genauigkeitserhaltung: geringe Ausweitung natürlicher Vorteile und künstliche Kontrolle der Präzision
Granit ist für seinen sehr niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten bekannt, der üblicherweise bei 5–7 × 10⁻⁶/℃ liegt. In Umgebungen mit Temperaturschwankungen ändert sich die Größe der Granit-Präzisionsbasis nur geringfügig. In der Astronomie wird die Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck zur Feinabstimmung der Teleskoplinse mit der Granitbasis kombiniert. Selbst bei erheblichen Temperaturunterschieden zwischen Tag und Nacht kann so sichergestellt werden, dass die Positionierungsgenauigkeit der Linse im Submikrometerbereich bleibt. Dies hilft Astronomen, die subtile Dynamik entfernter Himmelskörper zu erfassen.
Keramische Werkstoffe zeichnen sich durch eine hervorragende thermische Stabilität aus. Der Wärmeausdehnungskoeffizient einiger Hochleistungskeramiken kann nahezu Null betragen und lässt sich durch Formulierung und Verfahren präzise regulieren. Bei einigen temperaturempfindlichen Präzisionsmessgeräten behält die Keramikbasis bei Temperaturschwankungen ihre Größe bei und gewährleistet so die Bewegungspräzision der Präzisions-Luftdruckplattform. Die langfristige Genauigkeitsstabilität in der Praxis wird jedoch durch Faktoren wie Materialalterung beeinträchtigt und muss weiter überprüft werden.
Haltbarkeit: Naturstein mit hoher Härte und korrosionsbeständige synthetische Materialien
Granit ist hochhart und erreicht eine Mohshärte von 6–7. Die Verschleißfestigkeit ist gut. In Materialwissenschaftslaboren wird häufig eine Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck verwendet. Ihre Granitbasis widersteht Reibungsverlusten langfristig und ist im Vergleich zu herkömmlichen Basen wirksam. Dadurch verlängert sich der Wartungszyklus der Plattform um mehr als 50 %, die Wartungskosten der Geräte werden gesenkt und die Kontinuität wissenschaftlicher Forschungsarbeiten wird gewährleistet. Granit ist jedoch relativ spröde und kann bei versehentlichem Aufprall brechen.
Die Keramikbasis ist nicht nur hart, sondern auch korrosionsbeständig. In industriellen Umgebungen mit chemischer Korrosionsgefahr, wie z. B. bei Präzisions-Hydrostat-Luftflotationsplattformen in Prüfgeräten für chemische Produkte, sind Keramikbasen korrosionsbeständig und behalten ihre Oberflächenintegrität und mechanischen Eigenschaften lange Zeit. In extremen Umgebungen wie hoher Luftfeuchtigkeit ist die Leistungsstabilität von Keramikbasen besser als die von Granitbasen.
Herstellungskosten und Verarbeitungsschwierigkeiten: Die Herausforderungen beim Abbau von Naturstein und die technischen Grenzen der künstlichen Synthese
Der Abbau und Transport von Granitrohstoffen ist komplex, und die Verarbeitung erfordert sehr hochwertige Ausrüstung und Technologie. Aufgrund seiner hohen Härte und Sprödigkeit neigen Schneiden, Schleifen, Polieren und andere Prozesse zu Einbrüchen, Rissen und hohen Ausschussraten, was zu hohen Herstellungskosten führt.
Die Herstellung keramischer Basismaterialien basiert auf fortschrittlicher Synthese- und Präzisionsbearbeitungstechnologie. Von der Rohstoffaufbereitung über die Formgebung bis hin zum Sintern muss jeder Schritt präzise kontrolliert werden. Die anfänglichen Investitionen in Forschung und Entwicklung sowie in die Ausrüstung sind enorm und erfordern hohe technische Anforderungen. Mit der Ausweitung des Produktionsumfangs dürften die Kosten jedoch sinken, und es besteht ein Kosteneffizienzpotenzial für High-End-Anwendungen.
Insgesamt zeichnen sich Präzisionsbasen aus Granit durch hohe Stabilität und Haltbarkeit aus, während Keramikbasen einzigartige Vorteile hinsichtlich extremer Temperaturanpassungsfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit bieten. Die Wahl der Basis sollte auf dem spezifischen Anwendungsszenario, den Umgebungsbedingungen und dem Kostenbudget der Präzisions-Luftschwimmplattform mit statischem Druck basieren.
Veröffentlichungszeit: 10. April 2025