دانشگاه تربیت مدرس مهندسی مکانیک مدرس 2476-6909 20 11 2020 10 22 Improvement of surface integrity of PDMS microchannel in the micro electrochemical discharge milling process بهبود یکپارچگی سطح در میکرو کانال ایجاد شده در پلی‌دی‌متیل سیلوکسان توسط میکرو فرزکاری تخلیه الکترو‌شیمیایی 265 2615 11078 FA ارسلان ترابی گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران محمدرضا رازفر استاد، گروه ساخت و تولید، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران Journal Article In recent years, forming a 3D microfluidic channels on the electrical non-conductive material such as Polydimethylsiloxane (PDMS) in the micro-electromechanical system (MEMS) and medical applications is of great interest. Lithography is the most know process to create patterns on the PDMS however there are a few drawbacks to this process such as high operational cost and time, and sidewall angle. In all applications, the quality of the microchannel surface determines the performance of it. In this research as innovatively the electrochemical discharge milling (ECDM) which is known for lower operational cost and proper material removal rate (MRR) (i.e. process time), and is capable of creating patterns on electrical non-conductive material, was used to form a microchannel on the PDMS. To that end, the effect of process parameters such as electrolyte concentration, feed rate and cutting speed and voltage on the surface roughness and surface integrity deeply investigated. It was observed that ECDM is capable of creating patterns on the PDMS with surface integrity which is comparable with the lithography microchannel. It is also observed that decreasing the rotational speed from 10000 to 0 rpm results in increasing the surface roughness 2 to 4 times, this happens due to the increasing the thickness of the gas film around the tool, and subsequently increasing the flying sparks which results in higher surface roughness. Increasing the Voltage from 38 to 42 V results in 38% enhancement of surface roughness. The 25% electrolyte concentration results in lower surface roughness. <span dir="RTL">در سال‌های اخیر ایجاد ساختارهای سه‌بعدی و کانال‌های کوچک هدایت کننده جریان سیال، بر روی مواد نارسانای جریان الکتریکی </span><span dir="RTL">نظیر پلی‌دی‌متیل سیلوکسان (</span>PDMS<span dir="RTL">)، </span><span dir="RTL">جهت کاربرد در سیستم‌های الکترومکانیکی و پزشکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. </span><span dir="RTL">عموما جهت ایجاد میکروکانال در پلی‌دی‌متیل سیلوکسان از فرایند لیتوگرافی استفاده می شود که از جمله محدودیت­های این فرایند می‌توان به زمان و هزینه بالای فرایند و دیواره</span><span dir="RTL">‌</span><span dir="RTL">های زاویه</span><span dir="RTL">‌</span><span dir="RTL">دار اشاره نمود. در تمامی مصارف، عملکرد کانال وابسته به کیفیت سطح آن است. </span><span dir="RTL">در این پژوهش </span><span dir="RTL">برای اولین بار فرآیند ماشین‌کاری تخلیه الکتروشیمیایی (</span>ECDM<span dir="RTL">) </span><span dir="RTL">که</span> <span dir="RTL">با هزینه</span> <span dir="RTL">کم </span><span dir="RTL">و نرخ براده برداری مناسب </span><span dir="RTL">قادر به </span><span dir="RTL">ایجاد کانال‌ بر روی مواد </span><span dir="RTL">نارسانا است جهت ایجاد میکروکانال در </span><span dir="RTL">پلی‌دی‌متیل سیلوکسان استفاده شده است</span><span dir="RTL">. </span><span dir="RTL">از سایر مزایای این روش می­توان به امکان دستیابی به عمق­های بالا اشاره کرد. </span><span dir="RTL">بدین منظور تأثیر پارامترهایی فرایند نظیر</span> <span dir="RTL">غلظت الکترولیت، سرعت دورانی و پیشروی، اختلاف پتانسیل اعمالی </span><span dir="RTL">بر کیفیت سطح و زبری سطح بررسی شد.</span><span dir="RTL"> ملاحظه شد که </span><span dir="RTL">ماشین‌کاری تخلیه الکتروشیمیایی قادر است کانال­های با کیفیت سطح مشابه روش لیتوگرافی ایجاد کند. همچنین</span> <span dir="RTL">ملاحظه شد که با کاهش سرعت دورانی از 10000 دور بر دقیقه تا 0، زبری سطح 2 تا 4 برابر افزایش می­یابد این امر بدلیل افزایش ضخامت فیلم گاز و افزایش جرقه­های سرگردان از سطح ابزار و قطعه کار با کاهش سرعت دورانی رخ می­دهد.</span><span dir="RTL"> همچنین مقدار زبری سطح کانال ایجاد شده با افزایش ولتاژ از 38 به 42 ولت، به‌اندازه 36 درصد افزایش می‌یابد. غلظت الکترولیت 25% منجر به بهترین زبری سطح در تمام نمونه­ شد.</span> https://mme.modares.ac.ir/article_11078_b015f24e9c4eaa54104d9abcbc99b2d0.pdf