Desktop 3D печат за производство на висококачествени микромоторни системи
Изследователи от Масачузетския технологичен институт Microsystems Technology Lab разработиха начин да създадат висококачествени микромоторни системи (MEMS), използващи настолни 3D принтери. Производството на MEMS по този начин струва само един процент от наличната на пазара технология, а качеството не е лошо.
MEMS е много малко техническо устройство с размер на компонента, който обикновено варира от 1 до 100 микрона. През 2014 г. пазарният капацитет на MEMS достигна 12 милиарда щатски долара, но производственият праг на този продукт е много висок. За производството на MEMS трябва да се използва модерно оборудване за производство на полупроводници, а разходите за производство на такова оборудване често са десетки милиони долари. Такива огромни инвестиционни изисквания значително попречиха на развитието на потенциално полезни устройства в MEMS.
Но две статии, публикувани от изследователи в технологичната лаборатория на MIT Microsystems, наскоро показаха, че тези финансови пречки вероятно ще бъдат елиминирани скоро. В една от тези две статии се доказва, че производителността на MEMS газ сензор, направен с настолно устройство, е сравнима с тази на скъпата производствена база, а друга хартия доказва ядрото на това устройство за производство на компютри. Частите могат да бъдат направени с 3D принтер.
Разбираемо е, че изследователите могат да намалят цената на тези газови сензори до малка част, като премахнат най-скъпите части от производствения процес, висока температура и вакуум. "Производството на адитиви се основава на ниска температура и без вакуум", каза Луис Фернандо Веласкес-Гарсия, водещ изследовател в лабораторията за технологии на Microsystems и старши автор на две статии. "Най-високата температура, която използваме, е около 60 градуса по Целзий. Ако сте на чип, може да се наложи да увеличите оксидите, които растат при около 1000 градуса по Целзий. В много случаи е необходим висок вакуум в реактора, за да се предотврати замърсяването. Можем да направим тези устройства много бързо, от начало до край само за няколко часа. "
Този икономичен газов сензор използва главно малки листа от графен оксид, който е само един дебел атом и има необичайни електрически свойства. Тъй като този графен лист е много тънък, контактът с газовите молекули е достатъчен, за да промени своето електрическо съпротивление, което го прави изключително полезно за наблюдение. "Сравняваме този газов сензор директно със сходни търговски продукти, които продават за стотици долари", казва Веласкес-Гарсия. "Резултатът от пристигането ни е, че той е толкова точен и по-бърз. Ние произвеждаме продукти на много ниска цена - около няколко десетки цента - които са сравними или дори по-добри в продуктите на пазара. "
Всъщност изследователите първоначално възнамеряваха да използват по-скъп EFI предавател, за да произвеждат газови сензори, като използват конвенционални техники, но те по-късно откриха, че има триизмерен принтер, който може да се използва и за преобразуване на предаватели със същия размер и производителност , алтернативи. Триизмерният печат позволява на изследователите да персонализират всеки компонент за конкретна цел, което прави целия процес по-конструктивен. "Когато започнахме да ги проектираме, изобщо няма концепция", обяснява Веласкес-Гарсия. "Но в рамките на една седмица имаме потенциала да създадем 15 поколения оборудване, всеки от които ще работи по-добре от предишната версия."
Въпреки че това проучване показва предимствата на 3D технологията за печат в производството на MEMS, учените са много предпазливи в популяризирането на тази добра новина. "Разбира се, тази статия открива изцяло нова технологична пътека за производството на газови микросензори", каза Ян Дзибан, ръководител на отдела за микроинженерство във Вроцлавския технологичен университет в Полша. "От техническа гледна точка, тази технология е лесна за използване при мащабно производство. Този резултат изисква статистическо доказателство. Личният опит ми показва, че в миналото имаше много научни статии на високо ниво, които въведоха много обещаващи материали за нови сензори, но в крайна сметка нямаше надежден продукт ".
