Stampa desktop 3D per la produzione di sistemi di micromotori di alta qualità
I ricercatori del Microsystems Technology Lab del Massachusetts Institute of Technology hanno sviluppato un modo per realizzare sistemi micro-motori di alta qualità (MEMS) utilizzando stampanti 3D desktop. La produzione di MEMS in questo modo costa solo l'1% della tecnologia disponibile sul mercato e la qualità non è male.
MEMS è un dispositivo tecnico molto piccolo con una dimensione del componente che varia tipicamente da 1 a 100 micron. Nel 2014, la capacità di mercato di MEMS ha raggiunto i 12 miliardi di dollari, ma la soglia di produzione di questo prodotto è molto alta. Per produrre MEMS, è necessario utilizzare apparecchiature avanzate per la produzione di semiconduttori e il costo di produzione di tali apparecchiature è spesso di decine di milioni di dollari. Tali enormi requisiti di investimento hanno notevolmente ostacolato lo sviluppo di dispositivi potenzialmente utili in MEMS.
Ma due documenti pubblicati dai ricercatori presso il MIT Microsystems Technology Laboratory hanno recentemente dimostrato che questi ostacoli finanziari potrebbero presto essere eliminati. In uno di questi due documenti, si dimostra che le prestazioni di un sensore di gas MEMS realizzato con un dispositivo desktop sono paragonabili a quelle di un costoso impianto di produzione e un altro documento dimostra il nucleo di questo dispositivo di produzione desktop. Le parti possono essere realizzate con una stampante 3D.
Resta inteso che i ricercatori possono ridurre il costo di questi sensori di gas a una piccola frazione rimuovendo le parti più costose del processo di produzione, ad alta temperatura e sottovuoto. "La nostra produzione additiva si basa sulla bassa temperatura e sul vuoto", ha affermato Luis Fernando Velásquez-García, ricercatore capo del Microsystems Technology Laboratory e autore senior di due pubblicazioni. "La temperatura più alta che usiamo è di circa 60 gradi Celsius. Se si è su un chip, potrebbe essere necessario coltivare ossidi, che crescono a circa 1000 gradi Celsius. In molti casi, è necessario un alto vuoto nel reattore per prevenire la contaminazione. Possiamo realizzare questi dispositivi molto rapidamente, dall'inizio alla fine in poche ore. "
Questo economico sensore di gas utilizza principalmente piccoli fogli di ossido di grafene, che ha uno spessore di solo un atomo e ha proprietà elettriche insolite. Poiché questo foglio di grafene è molto sottile, il contatto con le molecole di gas è sufficiente per modificare la sua resistenza elettrica, il che lo rende estremamente utile per il rilevamento. "Abbiamo confrontato questo sensore di gas direttamente con prodotti commerciali simili che vendono per centinaia di dollari", afferma Velásquez-García. "Il risultato del nostro arrivo è che è preciso e più veloce. Produciamo prodotti a un costo molto basso - circa poche decine di centesimi - che sono comparabili a, o addirittura migliori, i prodotti sul mercato ".
In effetti, i ricercatori inizialmente intendevano utilizzare un trasmettitore EFI più costoso per fabbricare sensori di gas usando tecniche convenzionali, ma in seguito hanno scoperto che esiste una stampante 3D che può essere utilizzata anche per realizzare trasmettitori delle stesse dimensioni e delle stesse prestazioni dei consumatori . alternative. La stampa 3D consente inoltre ai ricercatori di personalizzare ciascun componente per uno scopo specifico, rendendo l'intero processo più costruttivo. "Quando abbiamo iniziato a progettarli, potrebbe non esserci alcun concetto", spiega Velásquez-García. "Ma entro una settimana, abbiamo il potenziale per creare 15 generazioni di apparecchiature, ognuna delle quali avrà prestazioni migliori rispetto alla versione precedente."
Sebbene questo studio mostri i vantaggi della tecnologia di stampa 3D nella produzione di MEMS, gli studiosi sono molto cauti nel promuovere questa buona notizia. "Ovviamente, questo documento apre un nuovo percorso tecnologico per la produzione di microsensori a gas", ha affermato Jan Dziuban, capo del dipartimento di microingegneria dell'Università tecnologica di Wroclaw in Polonia. "Da un punto di vista tecnico, questa tecnologia è facile da usare per la produzione su larga scala. Questo risultato richiede prove statistiche. L'esperienza personale mi dice che in passato ci sono stati molti documenti di ricerca di alto livello che hanno introdotto molti materiali promettenti per i nuovi sensori, ma alla fine non c'era un prodotto affidabile ".
