Při návrhu pohybových platforem ultrapřesných zařízení je tření hlavní překážkou, která omezuje přesnost polohování a stabilitu opakovaného polohování. Bez ohledu na to, jak jsou předpětí a mazání optimalizovány pro mechanicky kontaktní vedení, stále existuje kontaktní tření mezi kovy. Během startu a zastavení snadno dochází k efektu plazení. Drobné tření přímo narušuje polohování v nanoměřítku. Žulová vodicí základna vzduchového ložiska kombinuje výhodu přirozeného materiálu s nízkou roztažností kamene s principem vzduchového odpružení a vytváří téměř bezkontaktní pohybový systém téměř bez tření. Slouží jako základní referenční pohyb pro polovodičové, přesné lasery a vysoce přesné kontrolní zařízení.
Mnoho výrobců zařízení zachází se strukturou vzduchových ložisek a základním materiálem odděleně za předpokladu, že kvalifikované vzduchové podložky samy o sobě mohou zajistit stabilní pohyb bez tření. Ve skutečnosti, pokud základní substrát trpí špatnou tepelnou stabilitou, mikrodeformace způsobená kolísáním okolní teploty přímo změní mezeru vzduchového filmu, což má za následek místní změny tloušťky vzduchového filmu. Stav zavěšení je narušen a objevuje se implicitní kontaktní tření, které znehodnocuje původně navržený pohyb bez tření. Tepelná roztažnost materiálu je základním předpokladem pro to, aby si systém vzduchových ložisek udržel po dlouhou dobu stav bez tření.
UNPARALLELED Group (Značka: UNPARALLELED®) plně využívá přirozených nízkoroztažných charakteristik černé žuly UNPARALLELED® při výzkumu a vývoji a výrobě žulových vodicích základen vzduchových ložisek, čímž vzniká synergický efekt s technologií vzduchových ložisek namísto pouhého skládání dvou na sebe. Tato hustá černá žula se vyznačuje jednotnou krystalickou strukturou a ultra nízkým koeficientem tepelné roztažnosti. Při změnách teplot je celková deformace podkladu rovnoměrná a minimální, bez lokálního zborcení nebo konkávně-konvexní deformace. Při kolísání teploty prostředí dílny může zůstat rovinnost pracovní plochy vodicí dráhy stabilní. Mezera v mikrometrových měřítcích mezi vzduchovými polštářky a žulovým referenčním povrchem nebude deformována, průběžně udržuje stejnoměrný vzduchový film, zabraňuje kontaktu mezi vzduchovými polštářky a základní pracovní plochou a zachovává základ pohybu bez tření.
Základním principem vzduchového ložiska je úplné zvedání pohyblivých součástí vysokotlakým vzduchem, který vytváří stejnoměrný vzduchový film mezi základní pracovní plochou a vzduchovými polštářky, čímž se eliminuje přímý pevný kontakt, aby se odstranilo pevné tření. Vzduchový film je však extrémně citlivý. Dokonce i deformace základny v mikrometrovém měřítku může snížit místní mezery a způsobit tření poškrábáním. Žulový substrát UNPARALLELED® prochází kompletním stárnutím a ošetřením pro uvolnění napětí, aby se uvolnilo latentní vnitřní napětí kamene. Referenční povrch se při dlouhodobých zatěžovacích cyklech a střídavých teplotních změnách nebude pomalu plazit a deformovat. Pracovní plocha je dokončena ultrapřesným ručním lapováním zkušenými řemeslníky, aby bylo dosaženo souvislé a jednotné rovinnosti na nanoúrovni. Zajišťuje konzistentní tloušťku vzduchového filmu v celém rozsahu pohybu, takže pohyblivé sestavy mohou zůstat zavěšeny po celou dobu zdvihu bez náhlé změny místního třecího odporu.
Další hodnotou, kterou přináší vlastnost materiálu s nízkou roztažností, je konzistentní přesnost pohybu. Během dlouhého nepřetržitého provozu přináší nepřetržitý vývin tepla z lineárních motorů a optických modulů lokální nárůst teploty. Běžné základní materiály způsobují nerovnoměrnou deformaci po zahřátí, zhoršující se přímost vedení a kolísající mezery vzduchového filmu. Odpor pohybu se stává nestabilním a trajektorie polohování se posunuje. Nízká roztažnost UNPARALLELED žuly potlačuje takovou tepelně indukovanou deformaci. Stav odpružení systému vzduchových ložisek není ovlivněn místním nárůstem teploty. Během vysokorychlostního skenování a vratného pohybu si platforma udržuje téměř konstantní nízký odpor a poskytuje plynulejší pohybovou odezvu bez hystereze a zpětného lomítka způsobeného mechanickým třením.
Toto kombinované řešení materiálu a vzduchového ložiska také výrazně snižuje tvorbu tepla při pohybu plošiny. Tření tradičních mechanických vedení nepřetržitě generuje třecí teplo, které zase deformuje základnu a vytváří začarovaný kruh: tření vytváří teplo → deformace základny → přesný drift. Vedení vzduchového ložiska ze žuly téměř bez tření neprodukuje během pohybu téměř žádné třecí teplo. Ve spojení s vynikající tepelnou stabilitou žuly je tento negativní cyklus přerušen. Tato funkce je zvláště důležitá pro optickou kontrolu, laserové zpracování a polovodičové XY pohybové platformy s dlouhým nepřetržitým skenováním. Zaručuje stabilní trajektorii plošiny během dlouhých provozních hodin a zabraňuje posunu měření a zpracování dat s provozní dobou.
Ve výrobě UNPARALLELED implementuje integrovaný design pro nízkoexpanzní substrát a vzduchovou nosnou konstrukci. Uspořádání vzduchových kanálů a montážní reference vzduchové podložky jsou přímo opracovány na žulovém těle, aby se zabránilo skrytému pnutí a riziku deformace, které přináší dělená montáž. Každá základna je dokončena lapováním, obráběním vzduchových kanálů a testem spojení vzduchových ložisek v dílnách s konstantní teplotou, konstantní vlhkostí a bezprašností. K ověření stejnoměrnosti vzduchového filmu po celé dráze je přijata úplná sada sledovatelných měřicích přístrojů, což potvrzuje, že platforma může udržovat hladký pohyb bez tření za podmínek kolísání teploty.
Téměř bez tření samozřejmě neznamená nulové tření. Uvnitř vzduchového filmu existuje slabý viskózní odpor z viskozity vzduchu, který patří k odporu vůči tekutinám a je v podstatě odlišný od tření pevných látek. Tento druh odolnosti nepřináší téměř žádné opotřebení, žádný efekt plazení a žádný třecí prach, což je také důležitý důvod, proč jsou žulové vzduchové ložiskové základny široce používány v čistých polovodičových dílnách.
Stručně řečeno, pohyb téměř bez tření nelze dosáhnout pouze konstrukcí vzduchového ložiska. Žulový substrát s přirozenou nízkou roztažností slouží jako základní kámen pro stabilní provoz vzduchových ložiskových systémů. UNPARALLELED® žulová vodicí základna se vzduchovým ložiskem spoléhá na stabilní referenční povrch z černé žuly s nízkou roztažností, který je sladěn s precizně navrženým systémem vzduchového odpružení. Pohyblivé sestavy jsou vždy nadzvedávány vzduchovým filmem, aby se eliminovalo pevné kontaktní tření, což zajišťuje hladký pohyb s nízkou hysterezí a dlouhodobou stabilitou, splňující přísné požadavky na řízení pohybu v nanoměřítku různých špičkových ultrapřesných zařízení.