V oblasti presnej výroby a pokročilého vedeckého výskumu je výber základne presnej statickej tlakovej vzduchovej plávajúcej plošiny kľúčovým faktorom určujúcim jej výkon. Presná žulová základňa a keramická základňa majú svoje vlastné charakteristiky, ktoré vykazujú rôzne výhody a charakteristiky v oblasti stability, presnosti, údržby, trvanlivosti atď.
Stabilita: Prirodzená štruktúra verzus syntetická
Po dlhom geologickom prechode je žula úzko prepletená kremeňom, živcom a ďalšími minerálmi, čím vytvára hustú a jednotnú štruktúru. V prípade vonkajšieho vibračného rušenia, ako sú silné vibrácie generované prevádzkou veľkých zariadení v továrenskej dielni, môže žulová základňa účinne blokovať a tlmiť, čo môže znížiť amplitúdu vibrácií presnej statickej tlakovej vzduchovej plávajúcej plošiny o viac ako 80 %, čím poskytuje stabilnú prevádzkovú základňu pre platformu a zabezpečuje plynulý pohyb pri vysoko presnom spracovaní alebo detekcii. Napríklad v litografickom procese výroby polovodičových čipov môže stabilná žulová základňa zabezpečiť presnú prevádzku zariadenia na litografiu čipov a dosiahnuť vysoko presnú charakterizáciu vzorov čipov.
Keramická základňa je vyrobená umelou syntézou a pokročilou technológiou a jej vnútorná štruktúra je tiež jednotná a má dobré tlmiace vlastnosti vibrácií. Pri všeobecných vibráciách dokáže vytvoriť stabilné pracovné prostredie pre presnú vzdušnú plávajúcu plošinu so statickým tlakom. Avšak vzhľadom na vysokú pevnosť a trvalé vibrácie je jej schopnosť tlmiť vibrácie o niečo nižšia ako u žulovej základne a je ťažké znížiť vibračné rušenie na rovnako nízku úroveň, čo môže mať určitý vplyv na ultra presný pohyb plošiny.
Zachovanie presnosti: nízke rozšírenie prirodzených výhod a umelá kontrola presnosti
Žula je známa svojim veľmi nízkym koeficientom tepelnej rozťažnosti, zvyčajne 5-7 × 10⁻⁶/℃. V prostredí s kolísaním teplôt sa veľkosť presnej žulovej základne mení len veľmi málo. V oblasti astronómie sa presná statická tlaková vzduchová plaváková platforma na jemné doladenie šošovky ďalekohľadu spáruje s žulovou základňou, a to aj pri výraznom teplotnom rozdiele medzi dňom a nocou, čo zabezpečí, že presnosť polohovania šošovky zostane na submikrónovej úrovni, čo pomáha astronómom zachytiť jemnú dynamiku vzdialených nebeských telies.
Keramické materiály sú vynikajúce z hľadiska tepelnej stability a koeficient tepelnej rozťažnosti niektorých vysokovýkonných keramických materiálov môže byť takmer nulový a dá sa presne regulovať prostredníctvom receptúry a procesu. V niektorých teplotne citlivých vysoko presných meracích zariadeniach si keramická základňa môže udržiavať stabilnú veľkosť pri zmene teploty, čím sa zabezpečuje presnosť pohybu presnej statickej tlakovej vzduchovej plávajúcej plošiny. Jej dlhodobá stabilita presnosti v praktických aplikáciách je však ovplyvnená faktormi, ako je starnutie materiálu, a je potrebné ju ďalej overovať.
Trvanlivosť: Vysoko tvrdý prírodný kameň a syntetické materiály odolné voči korózii
Tvrdosť žuly je vysoká, tvrdosť podľa Mohsovej stupnice môže dosiahnuť 6-7, má dobrú odolnosť proti opotrebovaniu. V laboratóriu materiálových vied sa často používa presná statická tlaková vzduchová plaváková plošina, ktorej žulová základňa dokáže účinne odolávať dlhodobým stratám trením a v porovnaní s bežnou základňou môže predĺžiť cyklus údržby plošiny o viac ako 50 %, znížiť náklady na údržbu zariadení a zabezpečiť kontinuitu vedeckého výskumu. Žula je však relatívne krehký materiál, pri náhodnom náraze existuje riziko prasknutia.
Keramická základňa je nielen tvrdá, ale má aj vynikajúcu odolnosť voči korózii. V priemyselnom prostredí, kde existuje riziko chemickej korózie, ako sú napríklad presné hydrostatické flotačné plošiny v zariadeniach na kontrolu chemických výrobkov, keramická základňa odoláva korozívnym plynom alebo kvapalinám a dlhodobo si zachováva integritu povrchu a mechanické vlastnosti. V extrémnom prostredí, ako je vysoká vlhkosť, je výkonnostná stabilita keramickej základne lepšia ako u žulovej základne.
Výrobné náklady a náročnosť spracovania: výzva ťažby prírodného kameňa a technický prah umelej syntézy
Ťažba a preprava žulových surovín sú zložité a ich spracovanie si vyžaduje veľmi náročné vybavenie a technológie. Vzhľadom na vysokú tvrdosť a krehkosť sú rezanie, brúsenie, leštenie a iné procesy náchylné na kolaps, praskliny a vysokú mieru odpadu, čo vedie k vysokým výrobným nákladom.
Výroba keramickej bázy sa spolieha na pokročilú technológiu syntézy a presného obrábania, od prípravy surovín, cez formovanie až po spekanie, pričom každý krok musí byť presne kontrolovaný. Včasné investície do výskumu, vývoja a zariadení sú obrovské, čo predstavuje vysoký technický prah. S rozšírením výrobného rozsahu sa však očakáva zníženie nákladov a má potenciál nákladovej efektívnosti v špičkových aplikáciách.
Celkovo majú presné žulové základne dobré výsledky v oblasti celkovej stability a konvenčnej trvanlivosti, zatiaľ čo keramické základne majú jedinečné výhody v oblasti extrémnej teplotnej prispôsobivosti a odolnosti voči korózii. Výber základne by mal byť založený na konkrétnom scenári aplikácie, podmienkach prostredia a rozpočte nákladov na presnú statickú tlakovú vzduchovú plavákovú plošinu.
Čas uverejnenia: 10. apríla 2025