Ënnert de strenge Fuerderunge vun héijer Präzisioun an héijer Zouverlässegkeet an der Hallefleederindustrie, obwuel Granit ee vun den Haaptmaterialien ass, bréngen seng Eegeschafte och gewësse Limitatiounen. Déi folgend sinn seng Haaptnodeeler an Erausfuerderungen a prakteschen Uwendungen:
Éischtens ass d'Material ganz brécheg a schwéier ze veraarbechten
Risiko vu Rëssbildung: Granit ass am Fong en Natursteen mat natierleche Mikrorëss a Mineralpartikelgrenzen dobannen, an et ass e typescht bréchegt Material. Bei der Ultrapräzisiounsbearbechtung (wéi z. B. Nanoskala-Schleifen a komplex gekrëmmte Flächenveraarbechtung), wann d'Kraaft ongläichméisseg oder d'Veraarbechtungsparameter net korrekt sinn, kënne Problemer wéi Ofsplitteren a Mikrorëssverbreedung optrieden, wat zu engem Ofbroch vum Werkstéck féiert.
Niddreg Veraarbechtungseffizienz: Fir brécheg Broch ze vermeiden, si speziell Prozesser wéi Schleifen mat niddreger Geschwindegkeet mat Diamantschleifrieder a magnetorheologescht Polieren noutwendeg. De Veraarbechtungszyklus ass 30% bis 50% méi laang wéi dee vu Metallmaterialien, an d'Investitiounskäschte fir d'Ausrüstung si héich (zum Beispill, de Präis vun engem Fënnefachs-Grupp-Bearbeitungszentrum iwwerschreit 10 Milliounen Yuan).
Aschränkungen vun der komplexer Struktur: Et ass schwéier, huel Liichtstrukturen duerch Goss, Schmied an aner Prozesser ze produzéieren. Et gëtt meeschtens a einfache geometresche Formen wéi Placken a Fundamenter benotzt, a seng Uwendung ass limitéiert an Ausrüstung, déi onregelméisseg Ënnerstëtzungen oder intern Pipeline-Integratioun erfuerdert.
Zweetens, héich Dicht féiert zu enger schwéierer Belaaschtung vun der Ausrüstung
Schwiereg ze handhaben an z'installéieren: D'Dicht vu Granit ass ongeféier 2,6-3,0 g/cm³, a säi Gewiicht ass 1,5-2 Mol sou héich wéi dat vu Goss ënner dem selwechte Volumen. Zum Beispill kann d'Gewiicht vun enger Granitbasis fir eng Photolithographiemaschinn 5 bis 10 Tonnen erreechen, wat speziell Hiewausrüstung a schockfest Fundamenter erfuerdert, wat d'Käschte fir de Fabrikbau an den Asaz vun Ausrüstung erhéicht.
Dynamesch Reaktiounsverzögerung: Eng héich Trägheet limitéiert d'Beschleunigung vu bewegende Deeler vun der Ausrüstung (wéi z. B. Wafer-Transferroboter). A Szenarien, wou e schnelle Start a Stopp erfuerderlech ass (wéi z. B. Héichgeschwindegkeetsinspektiounsausrüstung), kann dëst de Produktiounsrhythmus beaflossen an d'Effizienz reduzéieren.
Drëttens, d'Käschte fir Reparaturen an Iteratiounen sinn héich
Mängel si schwéier ze reparéieren: Wann et beim Gebrauch zu Uewerflächenverschleiung oder Kollisiounsschued kënnt, muss et an d'Fabréck zréckgeschéckt ginn, fir datt et mat professionelle Schleifgeräter reparéiert ka ginn, wat net séier op der Plaz ka gemaach ginn. Am Géigesaz dozou kënne Metallkomponenten direkt mat Methoden ewéi Punktschweißen a Laserverkleedung reparéiert ginn, wat zu méi kuerzen Ausfallzäiten féiert.
Den Iteratiounszyklus vum Design ass laang: D'Ënnerscheeder an den natierleche Granitvenen kënnen zu liichte Schwankungen an de Materialeigenschaften (wéi den thermeschen Ausdehnungskoeffizient an den Dämpfungsverhältnis) vun ënnerschiddleche Chargen féieren. Wann den Design vun der Ausrüstung ännert, mussen d'Materialeigenschaften nei ugepasst ginn, an de Verifizéierungszyklus vun der Fuerschung an Entwécklung ass relativ laang.
Iv. Limitéiert Ressourcen an Ëmweltproblemer
Natursteen ass net erneierbar: Héichqualitative Granit (wéi "Jinan Green" a "Sesame Black", déi a Hallefleeder benotzt ginn) baséiert op spezifesch Venen, huet limitéiert Reserven a säin Ofbau ass duerch Ëmweltschutzpolitik limitéiert. Mat der Expansioun vun der Hallefleederindustrie kann et e Risiko vun enger onstabiler Rohstoffversuergung ginn.
Problemer mat der Veraarbechtungsverschmotzung: Wärend de Schneid- a Schleifprozesser gëtt eng grouss Quantitéit u Granitstaub (mat Siliziumdioxid) produzéiert. Wann et net richteg behandelt gëtt, kann et zu Silikose féieren. Ausserdeem muss d'Ofwaasser duerch Sedimentatioun behandelt ginn, ier et ofgeleet gëtt, wat d'Investitioune fir Ëmweltschutz erhéicht.
Fënnef. Onzureichend Kompatibilitéit mat nei opkomende Prozesser
Aschränkungen am Vakuumëmfeld: Verschidde Hallefleederprozesser (wéi Vakuumbeschichtung an Elektronestrahllithographie) erfuerderen d'Erhalen vun engem héije Vakuumzoustand an der Ausrüstung. Wéi och ëmmer, d'Mikroporen op der Uewerfläch vum Granit kënnen Gasmoleküle adsorbéieren, déi lues fräigesat ginn an d'Stabilitéit vum Vakuumgrad beaflossen. Dofir ass eng zousätzlech Uewerflächenverdichtungsbehandlung (wéi Harzimprägnatioun) néideg.
Problemer mat der elektromagnetescher Kompatibilitéit: Granit ass en isoléierend Material. A Szenarien, wou statesch Elektrizitéitsentladung oder elektromagnetesch Abschirmung erfuerderlech ass (wéi z. B. elektrostatesch Adsorptiounsplattforme vu Waferen), mussen Metallbeschichtungen oder leitfäeg Filmer zesummegesat ginn, wat d'strukturell Komplexitéit an d'Käschte erhéicht.
Strategie fir d'Äntwert vun der Industrie
Trotz den uewe genannten Nodeeler huet d'Halbleiterindustrie d'Mängel vum Granit deelweis duerch technologesch Innovatioun ausgeglach:
Design vun der Kompositstruktur: Et benotzt d'Kombinatioun vu "Granitbasis + Metallrahmen", andeems souwuel d'Steifheet wéi och d'Gewiicht berücksichtegt ginn (zum Beispill integréiert e bestëmmte Photolithographiemaschinneproduzent eng Aluminiumlegierung-Wabenstruktur an der Granitbasis, wouduerch d'Gewiicht ëm 40% reduzéiert gëtt).
Kënschtlech synthetesch Alternativmaterialien: Keramikmatrixkomposite (wéi Siliziumcarbidkeramik) a kënschtlech Steng op Epoxyharzbasis entwéckelen, fir d'thermesch Stabilitéit an d'Vibratiounsbeständegkeet vu Granit ze simuléieren, wärend d'Veraarbechtungsflexibilitéit verbessert gëtt.
Intelligent Veraarbechtungstechnologie: Duerch d'Aféierung vun KI-Algorithmen fir de Veraarbechtungswee ze optimiséieren, Stresssimulatioun fir Rëssrisiken virauszesoen, an d'Kombinatioun vun Online-Detektioun fir Parameteren a Echtzäit unzepassen, gouf d'Veraarbechtungsschrottquote vu 5% op ënner 1% reduzéiert.
Resumé
D'Nodeeler vum Granit an der Hallefleederindustrie stamen am Fong vum Spill tëscht senge natierleche Materialeigenschaften an den industrielle Bedierfnesser. Mat dem Fortschrëtt vun der Technologie an der Entwécklung vun alternativen Materialien kënnen seng Uwendungsszenarien no an no op "onersatzbar Kärreferenzkomponenten" (wéi hydrostatesch Führungsschinne fir Photolithographiemaschinnen an Ultrapräzismiessplattforme) zréckgräifen, wärend se no an no Plaz maachen fir méi flexibel Ingenieursmaterialien an net-kritesche Strukturkomponenten. An Zukunft wäert d'Industrie weiderhin d'Thema sinn, wéi een e Gläichgewiicht tëscht Leeschtung, Käschten a Nohaltegkeet fënnt.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 24. Mee 2025