Desktop 3D εκτύπωση για την κατασκευή συστημάτων μικρο-κινητήρα υψηλής ποιότητας
Οι ερευνητές του εργαστηρίου τεχνολογίας Microsystems Technology του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης έχουν αναπτύξει έναν τρόπο να κατασκευάσουν υψηλής ποιότητας μικρο-κινητικά συστήματα (MEMS) χρησιμοποιώντας επιτραπέζιους 3D εκτυπωτές. Η παραγωγή MEMS με αυτόν τον τρόπο κοστίζει μόνο ένα τοις εκατό της τεχνολογίας που διατίθεται στην αγορά και η ποιότητα δεν είναι κακή.
Το MEMS είναι μια πολύ μικρή τεχνική συσκευή με μέγεθος συστατικού που κυμαίνεται συνήθως από 1 έως 100 μικρά. Το 2014, η ικανότητα της MEMS στην αγορά έφθασε τα 12 δισεκατομμύρια δολάρια, αλλά το όριο παραγωγής αυτού του προϊόντος είναι πολύ υψηλό. Για την παραγωγή MEMS, πρέπει να χρησιμοποιηθεί προηγμένος εξοπλισμός κατασκευής ημιαγωγών και το κόστος κατασκευής αυτού του εξοπλισμού είναι συχνά δεκάδες εκατομμύρια δολάρια. Τέτοιες τεράστιες επενδυτικές ανάγκες εμπόδισαν σημαντικά την ανάπτυξη δυνητικά χρήσιμων συσκευών στο MEMS.
Αλλά δύο άρθρα που δημοσιεύτηκαν από ερευνητές στο εργαστήριο τεχνολογίας MIT Microsystems έδειξαν πρόσφατα ότι αυτά τα οικονομικά εμπόδια είναι πιθανόν να εξαλειφθούν σύντομα. Σε μία από αυτές τις δύο εφημερίδες, αποδεικνύεται ότι η απόδοση ενός αισθητήρα αερίου MEMS που κατασκευάζεται με μια επιτραπέζια συσκευή είναι συγκρίσιμη με εκείνη μιας ακριβής εγκατάστασης κατασκευής και ένα άλλο έγγραφο αποδεικνύει τον πυρήνα αυτής της συσκευής κατασκευής επιτραπέζιων υπολογιστών. Τα εξαρτήματα μπορούν να κατασκευαστούν με έναν εκτυπωτή 3D.
Εννοείται ότι οι ερευνητές μπορούν να μειώσουν το κόστος αυτών των αισθητήρων αερίου σε ένα μικρό κλάσμα, αφαιρώντας τα πιο ακριβά μέρη της παραγωγικής διαδικασίας, την υψηλή θερμοκρασία και το κενό. "Η παρασκευή προσθέτων βασίζεται σε χαμηλή θερμοκρασία και χωρίς κενό", δήλωσε ο Luis Fernando Velásquez-García, επικεφαλής ερευνητής στο εργαστήριο τεχνολογίας Microsystems και ανώτερος συγγραφέας δύο άρθρων. "Η υψηλότερη θερμοκρασία που χρησιμοποιούμε είναι περίπου 60 βαθμοί Κελσίου. Εάν είστε σε ένα τσιπ, ίσως χρειαστεί να αναπτύξετε οξείδια, τα οποία αναπτύσσονται περίπου στους 1000 βαθμούς Κελσίου. Σε πολλές περιπτώσεις απαιτείται υψηλό κενό στον αντιδραστήρα για την πρόληψη μόλυνσης. Μπορούμε να κάνουμε αυτές τις συσκευές πολύ γρήγορα, από την αρχή μέχρι το τέλος σε λίγες μόνο ώρες. "
Αυτός ο οικονομικός αισθητήρας αερίου χρησιμοποιεί κυρίως μικρά φύλλα οξειδίου του γορφένιου, το οποίο είναι μόνο ένα άτομο παχιά και έχει ασυνήθιστες ηλεκτρικές ιδιότητες. Εφόσον το φύλλο αυτό είναι πολύ λεπτό, η επαφή με τα μόρια του αερίου είναι αρκετή για να αλλάξει την ηλεκτρική αντίσταση, πράγμα που το καθιστά εξαιρετικά χρήσιμο για την ανίχνευση. "Έχουμε συγκρίνει αυτόν τον αισθητήρα αερίου απευθείας με παρόμοια εμπορικά προϊόντα που πωλούν για εκατοντάδες δολάρια", λέει ο Velásquez-García. "Το αποτέλεσμα της άφιξής μας είναι ότι είναι τόσο ακριβής και ταχύτερη. Παράγουμε προϊόντα με πολύ χαμηλό κόστος - περίπου μερικές δεκάδες σεντ - που είναι συγκρίσιμα, ή ακόμα καλύτερα, με τα προϊόντα στην αγορά. "
Στην πραγματικότητα, οι ερευνητές σκόπευαν αρχικά να χρησιμοποιήσουν έναν πιο ακριβό πομπό EFI για να κατασκευάσουν αισθητήρες αερίου χρησιμοποιώντας συμβατικές τεχνικές, αλλά αργότερα ανακάλυψαν ότι υπάρχει ένας 3D εκτυπωτής που μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να κάνει πομπούς που έχουν το ίδιο μέγεθος και απόδοση με τους καταναλωτές . εναλλακτικές λύσεις. Η 3D εκτύπωση επιτρέπει επίσης στους ερευνητές να προσαρμόζουν κάθε στοιχείο για συγκεκριμένο σκοπό, γεγονός που καθιστά όλη την διαδικασία πιο εποικοδομητική. «Όταν ξεκινήσαμε να τις σχεδιάζουμε, ίσως να μην υπάρχει καθόλου ιδέα», εξηγεί ο Velásquez-García. "Αλλά μέσα σε μια εβδομάδα, έχουμε τη δυνατότητα να δημιουργήσουμε 15 γενιές εξοπλισμού, καθένα από τα οποία θα έχει καλύτερη απόδοση από την προηγούμενη έκδοση".
Αν και αυτή η μελέτη δείχνει τα πλεονεκτήματα της τεχνολογίας 3D εκτύπωσης στην κατασκευή MEMS, οι μελετητές είναι πολύ προσεκτικοί στην προώθηση αυτών των καλών ειδήσεων. "Φυσικά, το παρόν έγγραφο ανοίγει μια εντελώς νέα τεχνολογική πορεία για την κατασκευή μικροαισθητήρων αερίου", δήλωσε ο Jan Dziuban, επικεφαλής του τμήματος μικροηλεκτρονικής στο Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας του Wroclaw στην Πολωνία. "Από τεχνική άποψη, αυτή η τεχνολογία είναι εύκολη στη χρήση για μεγάλης κλίμακας κατασκευή. Αυτό το αποτέλεσμα απαιτεί στατιστική απόδειξη. Η προσωπική εμπειρία μου λέει ότι στο παρελθόν υπήρξαν πολλά ερευνητικά έγγραφα υψηλού επιπέδου που εισήγαγαν πολλά υποσχόμενα υλικά για νέους αισθητήρες, αλλά στο τέλος δεν υπήρχε αξιόπιστο προϊόν ».
