Desktop 3D tlač na výrobu vysoko kvalitných mikromotorových systémov
Výskumníci z laboratória Microsystems Technology Lab v Massachusetts Institute of Technology vyvinuli spôsob výroby kvalitných mikromotorových systémov (MEMS) pomocou stolových 3D tlačiarní. Výroba MEMS týmto spôsobom stojí iba jedno percento dostupnej technológie na trhu a kvalita nie je zlá.
MEMS je veľmi malý technický prístroj s veľkosťou komponentu v rozmedzí od 1 do 100 mikrónov. V roku 2014 dosiahol trhový potenciál spoločnosti MEMS 12 miliárd dolárov, ale výrobná prahová hodnota tohto produktu je veľmi vysoká. Na výrobu MEMS sa musí použiť vyspelé výrobné zariadenie na výrobu polovodičov a náklady na výrobu takéhoto zariadenia sú často desiatky miliónov dolárov. Takéto obrovské investičné požiadavky výrazne bránili rozvoju potenciálne užitočných zariadení v MEMS.
Ale dva články publikované výskumnými pracovníkmi v technologickej laboratóriu MIT Microsystems nedávno ukázali, že tieto finančné prekážky budú pravdepodobne čoskoro odstránené. V jednom z týchto dvoch dokumentov sa dá dokázať, že výkon senzora MEMS, ktorý bol vyrobený pomocou stolového zariadenia, je porovnateľný s výkonom drahého výrobného zariadenia a iný papier dokazuje jadro tohto zariadenia na výrobu stolových počítačov. Časti môžu byť vyrobené pomocou 3D tlačiarne.
Rozumie sa, že výskumníci môžu znížiť náklady na tieto plynové snímače na malú frakciu odstránením najdrahších častí výrobného procesu, vysokej teploty a vákua. "Naša prídavná výroba je založená na nízkej teplote a bez vákua," povedal Luis Fernando Velásquez-García, vedúci vedecký pracovník laboratória Microsystems Technology Laboratory a hlavný autor dvoch prác. "Najvyššia teplota, ktorú používame, je asi 60 stupňov Celzia. Ak ste na čipu, možno budete musieť pestovať oxidy, ktoré rastú približne na 1000 stupňov Celzia. V mnohých prípadoch je v reaktore potrebné vysoké podtlak, aby sa zabránilo kontaminácii. Tieto zariadenia môžeme robiť veľmi rýchlo, od začiatku do konca za pár hodín. "
Tento ekonomický plynový snímač používa hlavne malé listy oxidu draselného, ktorý má iba jeden atóm a má neobvyklé elektrické vlastnosti. Vzhľadom k tomu, že tento grafénový plech je veľmi tenký, kontakt s molekulami plynu postačuje na zmenu jeho elektrického odporu, čo je veľmi užitočné pre snímanie. "Porovnávali sme tento plynový senzor priamo s podobnými komerčnými výrobkami, ktoré predávajú za stovky dolárov," hovorí Velásquez-García. "Výsledkom nášho príchodu je, že je to presné a rýchlejšie. Vyrábame výrobky s veľmi nízkymi nákladmi - asi niekoľko desiatok centov - ktoré sú porovnateľné, alebo dokonca lepšie, s výrobkami na trhu. "
V skutočnosti výskumníci pôvodne zamýšľali používať nákladnejší vysielač EFI na výrobu plynových senzorov pomocou konvenčných techník, ale neskôr zistili, že existuje 3D tlačiareň, ktorá môže byť tiež použitá na výrobu vysielačov, ktoré majú rovnakú veľkosť a výkon ako spotrebiteľské triedy , alternatívy. 3D tlač tiež umožňuje výskumníkom prispôsobiť jednotlivé komponenty špecifickým účelom, čo robí celý proces konštruktívnejším. "Keď sme ich začali navrhovať, nemusí existovať koncept," vysvetľuje Velásquez-García. "V priebehu týždňa však máme potenciál vytvoriť 15 generácií zariadení, z ktorých každý bude mať lepšie výsledky ako predchádzajúca verzia."
Hoci táto štúdia poukazuje na výhody 3D technológie tlače vo výrobe MEMS, vedci sú veľmi opatrní pri propagácii tejto dobrej správy. "Samozrejme, tento dokument otvára úplne novú technologickú cestu na výrobu plynových mikrosenzorov," povedal Jan Dziuban, vedúci oddelenia mikroinžinierstva na Vroclavskej technickej univerzite v Poľsku. "Z technického hľadiska sa táto technológia ľahko používa na výrobu vo veľkom meradle. Tento výsledok vyžaduje štatistický dôkaz. Osobné skúsenosti mi hovoria, že v minulosti bolo veľa vedeckých prác na vysokej úrovni, ktoré priniesli veľa sľubných materiálov pre nové snímače, ale nakoniec nebol žiadny spoľahlivý produkt. "
