Največ pozornosti pritegne granitnatančna osnovain razprave o zračnem ležaju, in z dobrim razlogom - je dokazano, široko dostopno in stroškovno-učinkovito v velikem obsegu. Toda stopite v tovarno polprevodnikov, ki poganja rezine,-ki upravljajo stopnje z resnično izjemno hitrostjo in pospeškom, in vse pogosteje boste ugotovili, da keramika opravlja delo, ki ga je granit opravljal sam. Komponente iz aluminijevega oksida in silicijevega karbida so ustvarile pravo tržno nišo v tem prostoru, ne kot marketinška nadgradnja, temveč zato, ker nekatere aplikacije presegajo tisto, kar lahko granit razumno ponudi.
Tam, kjer granit začne zahajati v meje
Granit je gost, dimenzijsko stabilen in naravno ne{0}}magneten - vse njegove resnične prednosti so obravnavane drugje na tem spletnem mestu. Vendar ima zgornjo mejo. Razmerje med togostjo-in-težo je razmeroma skromno v primerjavi z inženirsko keramiko, kar postane resnična omejitev, ko mora stopnica hitro pospeševati in zavirati, ne da bi povzročila strukturno upogibanje. Je tudi bolj porozna kot fino{7}}tehnična keramika, kar je pomembno, ko se tolerance zračnih ležajev zmanjšajo proti skrajnemu spodnjemu koncu, kar zahteva trenutna oprema za-ravnanje in pregledovanje rezin. Za večino CMM in splošnih meroslovnih aplikacij je ovojnica zmogljivosti granita več kot zadostna. Za-hitrohitrostna polprevodniška procesna orodja je lahko omejevalni dejavnik.
Aluminijev oksid (Al2O3): Keramika delovnega konja
Keramika iz aluminijevega oksida - aluminijev oksid - je najpogosteje opredeljen od obeh materialov za natančne strukturne in zračne komponente, predvsem zato, ker dosega razumno ravnovesje med zmogljivostjo in možnostjo izdelave. Aluminijev oksid visoke{3}}čistosti (običajno 95–99,5 % Al2O3, odvisno od stopnje) ponuja znatno večjo togost kot granit pri delčku teže, skupaj z odlično odpornostjo proti obrabi in kemično inertnostjo -, ki je uporabna v polprevodniških okoljih, kjer je izpostavljenost procesnim kemikalijam resnična, ne teoretična.
Toplotna prevodnost aluminijevega oksida je bistveno višja kot pri granitu, kar se sliši kot pomanjkljivost glede na vse, kar je bilo povedano o počasnem toplotnem odzivu granita v drugih kontekstih -, toda pri visoko-hitrostnih stopnjah, ki ustvarjajo lastno lokalizirano toploto zaradi trenja motorja in ležajev, hitrejše odvajanje toplote dejansko pomaga preprečevati nabiranje toplotnih gradientov v sami komponenti. Drugačna vloga, drugačna prioriteta.
Silicijev karbid (SiC): kjer je izjemna togost najpomembnejša
Silicijev karbid je stopnja nad aluminijevim oksidom v razmerju med -to-težo in toplotno prevodnostjo ter se kaže v aplikacijah, kjer se o hitrosti in natančnosti ne-pogajata - visoko-faze rezin, nekatere optične strukture za pritrditev in oprema, kjer je upravljanje toplote pri neprekinjenem-hitrostnem delovanju pravi inženiring omejitev in ne sekundarna skrb. SiC je težje strojno obdelovati in na splošno stane več kot aluminijev oksid, zato se ponavadi pojavlja v zgornji ravni polprevodniškega orodja in ne kot privzeta izbira materiala na vseh področjih.
Oba materiala imata eno prednost, ki je pomembna zlasti za aplikacije z zračnimi ležaji: izjemno fina dosegljiva površinska obdelava z zelo nizko poroznostjo, kar je neposredno pomembno za vzdrževanje doslednega, tankega zračnega filma po površini ležaja. Porozna ali neenakomerno obdelana površina povzroči lokalizirano spremembo tlaka v zračnem filmu, kar povzroči napako pri pozicioniranju - enako načelo, ki velja za granitne zračne ležaje, le pri strožjem tolerančnem območju.
Kaj to pomeni v praksi
Keramične komponente, ki nosijo zrak, se običajno pojavljajo v istem splošnem prostoru uporabe kot granitni - CMM, mize XY, linearne motorne stopnje, polprevodniška inšpekcijska oprema in procesna oprema -, toda zlasti tam, kjer hitrost, togost ali izpostavljenost kemikalijam presegajo tisto, kar granit udobno prenaša. Nič nenavadnega ni, da posamezen kos opreme uporablja granit za glavno strukturno dno, kjer sta prednostna naloga dušenje mase in tresljajev, in keramiko za gibljive komponente odra, kjer sta nizka masa in visoka togost pomembnejši. Oba materiala v resnici ne tekmujeta toliko za isto vlogo kot za pokrivanje različnih delov istega stroja.
Razumen način za oceno izbire
Za inženirske ekipe, ki se za določeno komponento odločajo med granitom, aluminijevim oksidom ali SiC, so praktična vprašanja: kakšen pospešek in hitrost mora vzdržati stopnja, ali obstaja neposredna izpostavljenost procesnim kemikalijam ali ekstremnemu toplotnemu ciklu in ali toleranca za uporabo resnično zahteva togost -na keramični ravni ali bi dobro-izdelana granitna komponenta izpolnila zahtevo po nižji ceni. Keramika ni samodejno boljša izbira - je ustrezna izbira za določeno, zahtevno podmnožico aplikacij in določitev, kjer bi se granit ustrezno obnesel, samo poveča stroške brez ustrezne koristi.
Kot natančni proizvajalci, ki se ukvarjajo tako z granitom kot s tehničnimi keramičnimi komponentami, je to vreden poštenega pogovora z dobaviteljem na začetku procesa načrtovanja, namesto da bi privzeli kateri koli material, za katerega je določen prodajalec specializiran.