Na področju ultra preciznega krmiljenja gibanja je delovanje ultra preciznega modula za gibanje z zračnim plovcem močno odvisno od značilnosti njegove podlage. Granitna precizna podlaga in keramična podlaga kot dve visokoprofilni izbiri imata vsaka edinstvene prednosti, saj obstajajo očitne razlike v stabilnosti, natančnosti vzdrževanja, vzdržljivosti in drugih ključnih dimenzijah.
Stabilnost: naravna kompaktnost v primerjavi z umetno natančnostjo
Granit, ki je nastal po dolgem geološkem obdobju, ima gosto in enakomerno notranjo strukturo, minerali, kot sta kremen in glinenec, pa so tesno prepleteni. Ob zunanjih motnjah, kot so vibracije, ki jih povzroča delovanje velike opreme v delavnici, lahko granitna podlaga s svojo kompleksno kristalno strukturo učinkovito blokira in blaži vibracije, kar lahko zmanjša amplitudo vibracij ultra preciznega gibalnega modula, ki se prenaša na zračni plovec, za več kot 80 %, kar zagotavlja stabilno delovno osnovo za modul in zagotavlja nemoteno gibanje med procesom visoko precizne obdelave ali zaznavanja.
Keramična osnova je izdelana z naprednim sintetičnim postopkom, njena notranja strukturna enakomernost pa je prav tako odlična. Mikrostruktura nekaterih visokozmogljivih keramičnih materialov je skoraj popolna, kar lahko ustvari učinkovit učinek dušenja vibracij. V nekaterih optičnih preglednih napravah, ki so izjemno občutljive na vibracije, lahko keramična osnova zatre motnje vibracij v zelo majhnem območju, da zagotovi visoko natančno gibanje ultra preciznega gibalnega modula zračnega plovca, vendar je njena splošna stabilnost pri odzivanju na vibracije velikega obsega in visoke intenzivnosti nekoliko slabša od granitne osnove.
Ohranjanje natančnosti: naravna prednost nizkega raztezanja in umetni čudež stabilnosti pri visoki temperaturi
Granit je znan po zelo nizkem koeficientu toplotnega raztezanja, ki običajno znaša 5–7 × 10⁻⁶/℃. V okolju temperaturnih nihanj se velikost natančne granitne podlage zelo malo spreminja. Na primer, na področju astronomije je ultra natančni modul gibanja za fino nastavitev teleskopske leče povezan z granitno podlago, kar tudi v okolju, kjer je temperaturna razlika med dnevom in nočjo velika, zagotavlja, da se natančnost pozicioniranja leče ohranja na submikronski ravni, kar astronomom pomaga ujeti subtilne spremembe oddaljenih nebesnih teles.
Keramični materiali se dobro obnesejo tudi pri visoki temperaturni stabilnosti in nizkem raztezanju, koeficient toplotnega raztezanja nekaterih posebnih keramičnih materialov pa je lahko celo blizu nič. V pogojih visoke temperature ali hitrih temperaturnih sprememb lahko keramična osnova ohrani stabilno velikost, kar zagotavlja, da natančnost gibanja ultra preciznega modula za gibanje zračnega plovca ni prizadeta. V litografskem procesu izdelave polprevodniških čipov mora litografska oprema še naprej delovati v visoko preciznem okolju, keramična osnova pa lahko ohranja natančnost pozicioniranja modula v visoko toplotnem okolju, ki ga ustvarja oprema, ter izpolnjuje stroge zahteve izdelave čipov glede nanometrske natančnosti.
Vzdržljivost: Visoka trdota naravnih rud in sintetičnih materialov, odpornih proti koroziji
Trdota granita je visoka, Mohsova trdota lahko doseže 6-7, z dobro odpornostjo proti obrabi. V laboratoriju za znanost o materialih se pogosto uporablja ultra precizni gibalni modul z zračnim plovcem, katerega granitna osnova se lahko učinkovito upre dolgotrajnemu trenju drsnika zračnega plovca, v primerjavi z običajno materialno osnovo pa lahko podaljša vzdrževalni cikel modula za več kot 50 %, kar znatno zmanjša stroške vzdrževanja opreme in zagotovi neprekinjeno znanstveno raziskovalno delo.
Keramični materiali nimajo le visoke trdote, temveč tudi odlično odpornost proti koroziji. V nekaterih industrijskih okoljih, kjer obstaja tveganje kemične korozije, kot je na primer ultraprecizni modul gibanja zračnega plovca v opremi za testiranje kemičnih izdelkov, se keramična podlaga lahko upre eroziji korozivnih plinov ali tekočin, dolgo časa ohranja celovitost površine in mehanske lastnosti ter je vzdržljivejša od granitne podlage v specifičnih težkih okoljih.
Stroški izdelave in težavnost predelave: izzivi rudarjenja in predelave naravnega kamna ter tehnični prag umetne sinteze
Postopek rudarjenja in transporta granitnih surovin je zapleten, predelava pa zahteva zelo visoko opremo in tehnologijo. Zaradi visoke trdote in krhkosti se pri rezanju, brušenju, poliranju in drugih postopkih zlahka pojavijo težave, kot so udrtje robov in razpoke, stopnja odpadkov pa je relativno visoka, kar povzroča visoke proizvodne stroške.
Proizvodnja keramičnih baz temelji na napredni tehnologiji sinteze in precizne obdelave, od priprave surovin, oblikovanja do sintranja, vsak korak zahteva natančen nadzor. Zgodnje naložbe v razvoj in proizvodnjo visokozmogljivih keramičnih baz so ogromne, tehnični prag pa visok, ko pa dosežemo obsežno proizvodnjo, se pričakuje, da bodo stroški učinkovito nadzorovani in da imajo stroškovno učinkovit potencial v vrhunskih aplikacijah.
Na splošno se granitne precizne podlage dobro obnesejo glede splošne stabilnosti in običajne vzdržljivosti, medtem ko imajo keramične podlage edinstvene prednosti pri prilagodljivosti ekstremnim temperaturnim okoljem in odpornosti proti koroziji. Izbira podlage mora temeljiti na specifičnem scenariju uporabe, okoljskih pogojih in stroškovnem proračunu ultra preciznega gibljivega modula z zračnim plovcem.
Čas objave: 8. april 2025