Desktop 3D štampanje za proizvodnju visokokvalitetnih mikromotornih sistema
Istraživači na Tehnološkom laboratoriju Microsystems Technology Institute iz Tehnološkog instituta u Massachusettsu razvili su način za proizvodnju visokokvalitetnih mikromotornih sistema (MEMS) pomoću desktop štampača. Proizvodni MEMS na ovaj način košta samo jedan procenat tehnologije dostupne na tržištu, a kvalitet nije loš.
MEMS je vrlo mali tehnički uređaj sa veličinom komponenti koja se obično kreće od 1 do 100 mikrona. U 2014, tržišni kapacitet MEMS-a dostigao je 12 milijardi američkih dolara, ali proizvodni prag ovog proizvoda je veoma visok. Za proizvodnju MEMS-a mora se koristiti napredna oprema za proizvodnju poluprovodnika, a troškovi proizvodnje takve opreme često su desetine miliona dolara. Ovakvi ogromni zahtevi ulaganja značajno su ometali razvoj potencijalno korisnih uređaja u MEMS-u.
Ali dva radova objavljena od strane istraživača u MIT Microsystems Technology Laboratoriji nedavno su pokazala da će te finansijske prepreke verovatno biti eliminisane uskoro. U jednoj od ova dva rada dokazano je da su performanse senzora MEMS napravljenog sa desktop uređaja uporedive sa onom skupog proizvodnog objekta, a drugi papir dokazuje jezgro ovog uređaja za proizvodnju desktop uređaja. Dijelovi se mogu napraviti pomoću 3D štampača.
Podrazumijeva se da istraživači mogu smanjiti troškove ovih senzora plina na malu frakciju uklanjanjem najskupljih dijelova proizvodnog procesa, visoke temperature i vakuuma. "Naša proizvodnja aditiva zasniva se na niskim temperaturama i bez vakuuma", rekao je Luis Fernando Velásquez-García, vodeći istraživač u Tehnološkoj laboratoriji Microsystems i viši autor dva dokumenta. "Najviša temperatura koju koristimo je oko 60 stepeni Celzijusa. Ako ste na čipu, možda ćete morati da uzgajate okside, koji raste na oko 1000 stepeni Celzijusa. U mnogim slučajevima je potreban visoki vakuum u reaktoru kako bi se sprečila kontaminacija. Mi možemo napraviti ove uređaje vrlo brzo, od početka do kraja za samo nekoliko sati. "
Ovaj ekonomični gasni senzor uglavnom koristi male ploče grafena oksida, koji je samo jedan atomski sloj i ima neobična električna svojstva. Budući da je ovaj grafeni list vrlo tanak, kontakt sa molekulima gasa je dovoljan da promijeni svoj električni otpor, što ga čini izuzetno korisnim za senzaciju. "Ovaj senzor za gas smo upoređivali direktno sa sličnim komercijalnim proizvodima koji prodaju za stotine dolara", kaže Velásquez-García. "Rezultat našeg dolaska je da je to tačan i brži. Proizvodimo proizvode po veoma niskoj ceni - na nekoliko desetina centi - koji su uporedivi sa proizvodima na tržištu ili još bolje. "
Zapravo, istraživači su prvobitno imali nameru da iskoriste skuplji EFI predajnik za proizvodnju senzora za gas koristeći konvencionalne tehnike, ali su kasnije otkrili da postoji 3D štampač koji se također može koristiti za odašiljač koji imaju istu veličinu i performanse kao potrošački razred . alternative. 3D štampanje omogućava istraživačima da prilagođavaju svaku komponentu za određenu svrhu, što čini ceo proces konstruktivnijim. "Kada smo počeli da ih dizajniramo, uopće ne postoji pojam", objašnjava Velásquez-García. "Ali za nedelju dana imamo potencijal da stvorimo 15 generacija opreme, od kojih će svaka igrati bolje od prethodne verzije."
Iako ova studija pokazuje prednosti tehnologije 3D štampanja u proizvodnji MEMS-a, naučnici su veoma oprezni u promovisanju ove dobre vesti. "Naravno, ovaj dokument otvara potpuno novi tehnološki put za proizvodnju gasnih mikrosenzora", rekao je Jan Dziuban, šef odjela za mikroinžinjerstvo na Tehnološkom univerzitetu u Vroclavu u Poljskoj. "Sa tehničke tačke gledišta ova tehnologija je jednostavna za proizvodnju velikih razmera. Ovaj rezultat zahteva statistički dokaz. Lično iskustvo mi govori da je u prošlosti bilo mnogo istraživačkih radova na visokom nivou koji su uveli puno perspektivnih materijala za nove senzore, ali na kraju nije postojao pouzdan proizvod ".
