چاپ 3D دسکتاپ برای تولید سیستم های میکرو موتور با کیفیت بالا
محققان آزمایشگاه فناوری Microsystems موسسه فناوری ماساچوست راه را برای ایجاد سیستم های میکرو موتور با کیفیت بالا (MEMS) با استفاده از چاپگرهای دسکتاپ 3D توسعه داده اند. تولید MEMS به این ترتیب تنها یک درصد از تکنولوژی موجود در بازار را هزینه می کند و کیفیت آن بد نیست.
MEMS یک دستگاه فنی بسیار کوچک است که اندازه کاملی از 1 تا 100 میکرون دارد. ظرفیت بازار MEMS در سال 2014 به 12 میلیارد دلار رسیده است، اما آستانه تولید این محصول بسیار زیاد است. برای تولید MEMS باید تجهیزات تولید نیمه هادی پیشرفته مورد استفاده قرار گیرد و هزینه تولید این تجهیزات معمولا ده ها میلیون دلار است. چنین الزامات سرمایه گذاری عظیمی به طور چشمگیری مانع توسعه دستگاه های بالقوه مفید در MEMS شده است.
اما دو مقاله منتشر شده توسط محققان آزمایشگاه فناوری MIT Microsystems اخیرا نشان داد که این موانع مالی احتمالا به زودی حذف خواهند شد. در یکی از این دو مقاله، یک ثابت می کند که عملکرد سنسور گاز MEMS ساخته شده با یک دستگاه دسکتاپ با شرکت تولید گران قیمت قابل مقایسه است و یک مقاله دیگر هسته این دستگاه تولید دسکتاپ را ثابت می کند. قطعات را می توان با یک چاپگر 3D ساخته شده است.
قابل فهم است که محققان می توانند هزینه های این سنسورهای گاز را با حذف بخش های گرانقیمت فرآیند تولید، درجه حرارت بالا و خلاء کاهش دهند. لوئیس فرناندو ولاسکو گارسیا، دانشمند تحقیقاتی در آزمایشگاه فناوری Microsystems و نویسنده ارشد دو مقاله، گفت: "تولید افزودنی های ما بر اساس دمای پایین و بدون خلاء است." "بالاترین درجه حرارت ما استفاده می شود حدود 60 درجه سانتیگراد است. اگر شما در تراشه هستید، ممکن است نیاز به رشد اکسید داشته باشید که حدود 1000 درجه سانتیگراد رشد کند. در بسیاری از موارد، برای جلوگیری از آلودگی، خلاء بالا در رآکتور مورد نیاز است. ما می توانیم این دستگاه ها را بسیار سریع، از ابتدا تا چند ساعت به پایان برسانیم. "
این سنسور گاز مقرون به صرفه عمدتا از ورق های کوچک اکسید گرافین استفاده می کند که تنها یک اتم ضخامت دارد و خواص الکتریکی غیر معمول دارد. از آنجا که این ورق گرافن بسیار نازک است، تماس با مولکول های گاز برای تغییر مقاومت الکتریکی آن کافی است، که برای سنجش بسیار مفید است. Velásquez-García می گوید: "ما این سنسور گاز را به طور مستقیم به محصولات تجاری مشابه که صدها دلار فروش می کنند، مقایسه می کنیم." "نتیجه ورود ما این است که دقیقا و سریعتر است. ما محصولاتی را با قیمت بسیار کم - حدود چند ده سنت - تولید می کنیم که قابل مقایسه یا حتی بهتر از محصولات موجود در بازار است. "
در حقیقت، محققان در ابتدا قصد داشتند از یک فرستنده گرانتر EFI برای ساخت سنسورهای گاز با استفاده از تکنیک های متداول استفاده کنند، اما بعدا کشف کردند که یک چاپگر سهبعدی وجود دارد که می تواند برای فرستنده هایی با همان اندازه و عملکرد به عنوان درجه مصرف کننده استفاده شود . جایگزین، گزینه ها. چاپ سه بعدی همچنین محققان را قادر می سازد تا هر جزء را برای یک هدف خاص سفارشی کنند، که باعث می شود کل پروسه سازنده تر باشد. "Velásquez-García" توضیح می دهد: "هنگامی که ما شروع به طراحی آنها کردیم، هیچ مشکلی وجود ندارد." "اما ظرف یک هفته ما توانایی ایجاد 15 نسل از تجهیزات را داریم، که هر کدام بهتر از نسخه قبلی عمل خواهند کرد."
اگر چه این مطالعه مزایای تکنولوژی چاپ 3D را در تولید MEMS نشان می دهد، محققان در ارتقای این خبر خوب بسیار محتاط هستند. Jan Dziuban، رئیس بخش میکروکنترلر در دانشگاه تکنولوژی وروکولو در لهستان، گفت: "البته این مقاله یک راه جدید تکنولوژیکی جدید برای تولید میکروکنترلرها را باز می کند. "از لحاظ فنی، این تکنولوژی برای تولید در مقیاس بزرگ آسان است. این نتیجه مستلزم اثبات آماری است. تجربه شخصی به من می گوید که در گذشته بسیاری از مقالات پژوهشی در سطح بالا وجود داشت که بسیاری از مواد امیدوار کننده برای سنسورهای جدید را معرفی کردند اما در نهایت محصول قابل اعتماد نبود. "
