Desktop 3D tisak za proizvodnju visokokvalitetnih mikromotornih sustava
Istraživači Laboratorija za tehnologiju Microsystems iz Instituta za tehnologiju iz Massachusettsa razvili su način izrade kvalitetnih mikro-motorskih sustava (MEMS) pomoću desktop 3D pisača. Proizvodnja MEMS-a na ovaj način košta samo jedan posto dostupne tehnologije na tržištu, a kvaliteta nije loša.
MEMS je vrlo mali tehnički uređaj s veličinom komponente obično u rasponu od 1 do 100 mikrona. U 2014. godini tržišni kapacitet MEMS-a dosegao je 12 milijardi američkih dolara, ali proizvodni prag ovog proizvoda je vrlo visok. Za proizvodnju MEMS-a mora se koristiti napredna oprema za proizvodnju poluvodiča, a troškovi proizvodnje takve opreme često su desetke milijuna dolara. Takvi ogromni zahtjevi za ulaganjem značajno su spriječili razvoj potencijalno korisnih uređaja u MEMS-u.
No, dva rada objavljena od strane istraživača u MIT Microsystems Technology Laboratory nedavno su pokazala da će ove financijske prepreke vjerojatno biti eliminirane uskoro. U jednom od ova dva dokumenta dokazuje se da je izvedba MEMS plinskog senzora napravljena sa stolnim uređajem usporediva s onim složenog proizvodnog pogona, a drugi je papir dokazuje jezgru ovog uređaja za proizvodnju stolnih računala. Dijelovi se mogu napraviti s 3D pisačem.
Podrazumijeva se da istraživači mogu smanjiti trošak tih plinskih senzora na mali udio uklanjanjem najskupljih dijelova proizvodnog procesa, visoke temperature i vakuuma. "Naša proizvodnja aditiva temelji se na niskoj temperaturi i bez vakuuma", izjavio je Luis Fernando Velásquez-García, vodeći istraživač u Microsystems Technology Laboratory i viši autor dvaju radova. "Najviša temperatura koju koristimo je oko 60 stupnjeva Celzija. Ako ste na čipu, možda ćete morati rasti okside, koje rastu na oko 1000 stupnjeva Celzijusa. U mnogim slučajevima potreban je visoki vakuum u reaktoru kako bi se spriječila kontaminacija. Vrlo brzo možemo izraditi te uređaje, od početka do kraja u samo nekoliko sati. "
Ovaj ekonomski senzor plina uglavnom koristi male listove grafen oksida, koji je samo jedan atom deblji i ima neobična električna svojstva. Budući da je ovaj grafenski list vrlo tanak, kontakt s molekulama plina dovoljan je za promjenu električnog otpora, što ga čini iznimno korisnim za prepoznavanje. "Usporedili smo ovaj plinski senzor izravno na slične komercijalne proizvode koji prodaju za stotine dolara", kaže Velásquez-García. "Rezultat našeg dolaska je da je to točno i brže. Proizvodimo proizvode po vrlo niskim cijenama - oko nekoliko desetaka centa - koji su usporedivi ili čak bolji na proizvodima na tržištu. "
Zapravo, istraživači su izvorno namjeravali koristiti skuplji EFI odašiljač za izradu senzora plina pomoću konvencionalnih tehnika, no kasnije su otkrili da postoji 3D pisač koji se također može koristiti za izradu odašiljača koji su iste veličine i performansi kao potrošački razredi , alternative. 3D tisak omogućuje istraživačima prilagodbu svake komponente za određenu svrhu, što cijeli proces čini konstruktivnijim. "Kada smo ih počeli projektirati, uopće ne postoji koncept", objašnjava Velásquez-García. "Ali u roku od tjedan dana imamo potencijal stvaranja 15 generacija opreme, od kojih će svaka raditi bolje od prethodne verzije".
Iako ova studija pokazuje prednosti 3D tehnologije tiskanja u proizvodnji MEMS-a, znanstvenici su vrlo oprezni u promicanju ove dobre vijesti. "Naravno, ovaj rad otvara potpuno novi tehnološki put za proizvodnju plinskih mikrosenzora", rekao je Jan Dziuban, voditelj odjela za mikroinženjering na Wroclawu u Poljskoj. "Tehničko gledište, ova tehnologija je jednostavna za proizvodnju velikih razmjera. Ovaj rezultat zahtijeva statističke dokaze. Osobno iskustvo mi govori da je u prošlosti bilo mnogo visokih znanstvenih radova koji su uveli mnogo obećavajućih materijala za nove senzore, ali na kraju nije bilo pouzdanog proizvoda. "
