Микроформование отличается от макроформования эффектами масштабирования, что может означать как проблемы, так и выгоды.
Проблемы могут возникать при работе с хрупкими деталями или при воздействии адгезивных сил между микроэлементами, а также при воздействии трения.
Преимущества эффекта масштабирования используются в генерации функциональных частей компонента по направлению свободной формы на основе лазера. Целью является накопление материала, образующегося в результате кратковременного лазерного плавления. Накопление этого материала создает основу для успешного проведения операций холодной штамповки.
Первое мощное применение новой технологии вызвало разочарование. В макродиапазоне коэффициент расстроенности составляет около 2,3, но в микродиапазоне он снижается за счет более раннего изгиба компонентов. В микромасштабе, где когезионные силы могут превышать гравитационную силу, расплавленный материал образует каплю, которая остается прилипшей к стержню. Таким образом, были достигнуты коэффициенты расстроенности до 500. Разработка процесса сопровождалась математической моделью и позволяет получить глубокое представление о термодинамике накопления лазерно-индуцированного материала в микродиапазоне.
Например, накопление расплавленного материала лазером может быть далее обработано, например, путем микроповорота. Несмотря на то, что ротационная обработка известна на макроуровне в течение длительного времени и в настоящее время интенсивно используется в автомобильной промышленности для производства легких деталей из трубчатых заготовок, существует лишь несколько научных работ, в которых рассматриваются такие характеристики материалов, как закалка или остаточные напряжения, связанные с параметрами процесса и машины и вытекающим из этого потоком материала.
Из-за микромасштабных особенностей, вытекающих из кинематики, т.е. относительно малой жесткости против изгиба детали и больших разрывов инструмента в открытом состоянии, достижимые скорости подачи не могут конкурировать с высокопроизводительными технологиями, которые производят 500 деталей в минуту и более. Это также потребовало моделирования процесса, чтобы понять, как изменения параметров, такие как трение между инструментами и работа в различных зонах обжимных инструментов, влияют на процесс.
На основе моделирования и были выявлены и исследованы отдельные вариации процесса. Для обработки на входе специальный зажим заготовки позволяет компенсировать силу обратного удара, что приводит к 10-кратному увеличению максимальной скорости подачи. Для погружения роторной обвалки был испытан подход, позволяющий закрыть зазоры между инструментами при открытии с помощью упругих промежуточных элементов, закрывающих заготовку от пресс-форм и позволяющих в 4 раза увеличить радиальную скорость подачи.
Микропроцессорная обжимная обработка может стать базовой технологией для технологических цепочек. Кроме комбинации с накоплением материала, где окончательная геометрия образуется в процессе обкатки, обкатка также может быть предварительным этапом для последующих операций. Как правило, заготовки для экструзионных процессов производятся волочением проволоки, что обеспечивает высокие скорости, хорошие поверхности и диаметр с небольшими допусками. Замена волочения проволоки на ротационную обработку дает многообещающие результаты в некоторых областях применения. В то время как ротационная обточка не может конкурировать со скоростями процесса, она может предложить преимущества, когда требуются определенные свойства материала. Кроме того, процесс обвязки может быть спроектирован таким образом, чтобы на рабочей поверхности были видны смазочные микрокарманы, что также благоприятно для последующих экструзионных процессов.
Одним из следствий уменьшения масштаба формования микроэлементов является относительно более близкий допуск на производство. В процессах глубокой вытяжки геометрия перфорации, отклонение центра перфорации, зазор вытяжки и положение заготовки по отношению к штамповке влияют на надежность процесса.
Для преодоления таких недостатков, как изгиб в нарушающих процессах в микродиапазоне, был разработан альтернативный двухступенчатый процесс формования. Этот двухступенчатый процесс состоит из формования мастера и последующего этапа формования. Во время формовки мастера лазерный источник тепла наносится на заготовку, плавящую материал. Из-за эффекта размера плавильный резервуар, размер которого зависит от времени излучения и стратегии излучения, остается подключенным к детали.
В микродиапазоне трение между заготовкой, перфорацией и радиусом вытяжки играет важную роль и приводит к отклонениям, которые ограничивают полезные технологические окна процессов.
После выключения лазера затвердевающий расплав сохраняет свою форму до так называемой преформы.
И, наконец, последующая стадия формования обеспечивает получение желаемой геометрии. Поскольку процесс лазерного плавления очень стабилен, даже при производстве деталей, связанных между собой, достигается постоянное качество изделий. Здесь скорость цикла до 200 деталей в минуту обеспечивает промышленное применение. Достигнутая микроструктура, определяемая процессом кристаллизации, обладает хорошими свойствами для последующего формования. Таким образом, достигается высокая пластичность.