Impresión 3D de escritorio para fabricar sistemas de micromotores de alta calidad.

- Nov 01, 2018-

Impresión 3D de escritorio para la fabricación de sistemas de micromotores de alta calidad.

Los investigadores del Laboratorio de Tecnología de Microsistemas del Instituto de Tecnología de Massachusetts han desarrollado una forma de hacer sistemas de micromotores de alta calidad (MEMS) utilizando impresoras 3D de escritorio. La fabricación de MEMS de esta manera cuesta solo el uno por ciento de la tecnología disponible en el mercado, y la calidad no es mala.

MEMS es un dispositivo técnico muy pequeño con un tamaño de componente que suele oscilar entre 1 y 100 micrones. En 2014, la capacidad de mercado de MEMS ha alcanzado los 12 mil millones de dólares, pero el umbral de producción de este producto es muy alto. Para producir MEMS, se debe usar equipo de fabricación de semiconductores avanzados, y el costo de fabricación de dicho equipo es a menudo de decenas de millones de dólares. Estos enormes requisitos de inversión han obstaculizado significativamente el desarrollo de dispositivos potencialmente útiles en MEMS.

Pero dos artículos publicados por investigadores en el Laboratorio de Tecnología de Microsistemas del MIT mostraron recientemente que es probable que estos obstáculos financieros se eliminen pronto. En uno de estos dos documentos, uno prueba que el rendimiento de un sensor de gas MEMS hecho con un dispositivo de escritorio es comparable al de una instalación de fabricación costosa, y otro documento demuestra el núcleo de este dispositivo de fabricación de escritorio. Las piezas se pueden hacer con una impresora 3D.

Se entiende que los investigadores pueden reducir el costo de estos sensores de gas a una pequeña fracción eliminando las partes más caras del proceso de producción, la alta temperatura y el vacío. "Nuestra fabricación de aditivos se basa en temperaturas bajas y no vacío", dijo Luis Fernando Velásquez-García, científico investigador principal del Laboratorio de Tecnología de Microsistemas y autor principal de dos artículos. “La temperatura más alta que utilizamos es de unos 60 grados centígrados. Si tiene un chip, es posible que tenga que cultivar óxidos, que crecen a aproximadamente 1000 grados Celsius. En muchos casos, se necesita un alto vacío en el reactor para evitar la contaminación. Podemos hacer estos dispositivos muy rápidamente, de principio a fin en tan solo unas horas ".

Este económico sensor de gas utiliza principalmente láminas pequeñas de óxido de grafeno, que tiene solo un átomo de espesor y tiene propiedades eléctricas inusuales. Como esta lámina de grafeno es muy delgada, el contacto con las moléculas de gas es suficiente para cambiar su resistencia eléctrica, lo que la hace extremadamente útil para la detección. "Hemos comparado este sensor de gas directamente con productos comerciales similares que se venden por cientos de dólares", dice Velásquez-García. “El resultado de nuestra llegada es que es tan preciso y rápido. "Producimos productos a muy bajo costo, alrededor de unas decenas de centavos, que son comparables a, o incluso mejores, los productos en el mercado".

De hecho, los investigadores originalmente intentaron usar un transmisor EFI más caro para fabricar sensores de gas usando técnicas convencionales, pero luego descubrieron que hay una impresora 3D que también se puede usar para hacer transmisores que tienen el mismo tamaño y rendimiento que las calificaciones de los consumidores . alternativas. La impresión 3D también permite a los investigadores personalizar cada componente para un propósito específico, lo que hace que todo el proceso sea más constructivo. "Cuando comenzamos a diseñarlos, puede que no haya ningún concepto", explica Velásquez-García. "Pero dentro de una semana, tenemos el potencial de crear 15 generaciones de equipos, cada uno de los cuales tendrá un mejor desempeño que la versión anterior".

Aunque este estudio muestra las ventajas de la tecnología de impresión 3D en la fabricación de MEMS, los académicos son muy cautelosos al promover esta buena noticia. "Por supuesto, este documento abre un camino tecnológico completamente nuevo para la fabricación de microsensores de gas", dijo Jan Dziuban, jefe del departamento de microingeniería de la Universidad de Tecnología de Wroclaw en Polonia. “Desde un punto de vista técnico, esta tecnología es fácil de usar para la fabricación a gran escala. Este resultado requiere prueba estadística. La experiencia personal me dice que en el pasado ha habido muchos trabajos de investigación de alto nivel que introdujeron muchos materiales prometedores para nuevos sensores, pero al final no hubo un producto confiable ".

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