Impressão 3D para desktop para fabricar sistemas de micro-motores de alta qualidade
Pesquisadores do Laboratório de Tecnologia de Microssistemas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) desenvolveram uma maneira de fabricar sistemas de micro-motores de alta qualidade (MEMS) usando impressoras de mesa 3D. A fabricação de MEMS dessa maneira custa apenas 1% da tecnologia disponível no mercado e a qualidade não é ruim.
MEMS é um dispositivo técnico muito pequeno com um tamanho de componente tipicamente variando de 1 a 100 mícrons. Em 2014, a capacidade de mercado de MEMS atingiu 12 bilhões de dólares, mas o limite de produção deste produto é muito alto. Para produzir MEMS, equipamentos avançados de fabricação de semicondutores devem ser usados, e o custo de fabricação desses equipamentos é muitas vezes de dezenas de milhões de dólares. Tais imensos requisitos de investimento têm dificultado significativamente o desenvolvimento de dispositivos potencialmente úteis em MEMS.
Mas dois trabalhos publicados por pesquisadores do MIT Microsystems Technology Laboratory mostraram recentemente que esses obstáculos financeiros provavelmente serão eliminados em breve. Em um desses dois trabalhos, um deles prova que o desempenho de um sensor de gás MEMS feito com um dispositivo de mesa é comparável ao de uma instalação de fabricação cara, e outro artigo comprova o núcleo desse dispositivo de fabricação de desktop. As peças podem ser feitas com uma impressora 3D.
Entende-se que os pesquisadores podem reduzir o custo desses sensores de gás para uma pequena fração, removendo as partes mais caras do processo de produção, alta temperatura e vácuo. "Nossa manufatura aditiva é baseada em baixa temperatura e sem vácuo", disse Luis Fernando Velásquez-García, pesquisador-chefe do Laboratório de Tecnologia de Microssistemas e autor sênior de dois trabalhos. “A temperatura mais alta que usamos é de cerca de 60 graus Celsius. Se você estiver em um chip, talvez seja necessário cultivar óxidos, que crescem a cerca de 1000 graus Celsius. Em muitos casos, um alto vácuo é necessário no reator para evitar a contaminação. Nós podemos fazer esses dispositivos muito rapidamente, do começo ao fim em apenas algumas horas ".
Este sensor de gás econômico usa principalmente pequenas folhas de óxido de grafeno, que tem apenas um átomo de espessura e possui propriedades elétricas incomuns. Como esta folha de grafeno é muito fina, o contato com as moléculas de gás é suficiente para alterar sua resistência elétrica, o que a torna extremamente útil para a detecção. "Comparamos esse sensor de gás diretamente a produtos comerciais semelhantes que são vendidos por centenas de dólares", diz Velásquez-García. “O resultado da nossa chegada é que é tão preciso e rápido. Produzimos produtos a um custo muito baixo - cerca de algumas dezenas de centavos - que são comparáveis ou até melhores aos produtos no mercado ”.
De fato, os pesquisadores originalmente pretendiam usar um transmissor EFI mais caro para fabricar sensores de gás usando técnicas convencionais, mas depois descobriram que existe uma impressora 3D que também pode ser usada para fazer transmissores do mesmo tamanho e desempenho que os consumidores. . alternativas. A impressão 3D também permite que os pesquisadores personalizem cada componente para um propósito específico, o que torna todo o processo mais construtivo. “Quando começamos a projetá-los, pode não haver nenhum conceito”, explica Velásquez-García. “Mas dentro de uma semana, temos o potencial de criar 15 gerações de equipamentos, cada um com um desempenho melhor do que a versão anterior.”
Embora este estudo mostre as vantagens da tecnologia de impressão 3D na fabricação de MEMS, os estudiosos são muito cautelosos ao promover essa boa notícia. "É claro que este documento abre um caminho tecnológico totalmente novo para a fabricação de microsensores de gás", disse Jan Dziuban, chefe do departamento de microengenharia da Universidade de Tecnologia de Wroclaw, na Polônia. “Do ponto de vista técnico, essa tecnologia é fácil de usar para fabricação em grande escala. Este resultado requer prova estatística. A experiência pessoal me diz que houve muitos trabalhos de pesquisa de alto nível no passado que introduziram muitos materiais promissores para novos sensores, mas no final não havia nenhum produto confiável. "
