超精密加工是一种用于制造极高精度和表面质量的工艺技术,对公差和表面光洁度要求极高,广泛应用在航空航天、光学、电子、半导体、医疗器械等领域。
常见超精密加工工艺包括超精密车削、超精密铣削、磨削、激光超精密加工、电火花加工、超声波加工。3D打印技术虽不属于传统意义上的超精密加工范畴,但其高精度及表面质量的特性,往往也被用于微纳结构加工。
超精密加工的加工精度
超精密加工的加工精度可以根据精度要求和应用领域分为几个档次,通常从微米级到纳米级。
微米级精度
微米级精度指加工工件的尺寸、形状和表面质量达到微米(μm)量级的精度,精度一般在3-0.3μm,粗糙度为O.3~O·03μm,主要应用在高精度机械零件、光学组件、精密模具等领域。
亚微米级精度
亚微米级精度在0.3~0.03μm,粗糙度为0.03~0.005μm,主要应用在光学透镜、半导体元件、高精度轴承等领域。
纳米级精度
纳米级加工精度一般在30nm,粗糙度优于5nm以上,主要应用在超精密光学元件、纳米技术设备、集成电路等领域。
3d打印技术在超精密加工的应用
3D打印技术的最高精度主要取决于工艺类型和具体应用,可达到100纳米(0.1微米)甚至更低,其中双光子聚合和微立体光刻工艺是目前能实现最高精度的3D打印工艺。
双光子聚合
双光子聚合3d打印技术加工精度可达纳米级别,通常在100纳米(0.1微米)甚至更低。主要应用在微电子、微光学、复杂微结构制造。
微立体光刻
微立体光刻3d打印技术加工精度可达亚微米级别,可达1微米以下,主要应用在微机械、微光学元件、医疗微器件等领域。