28 سپتامبر 2022 -توسط موسسه فناوری سلطنتی KTH-رباتیک حوزه ای است که اکنون می توان حجم کمی از حسگرهای پیشرفته را با چاپ سه بعدی تولید کرد. اعتبار: دیوید کالاهان
یک تکنیک چاپ سه بعدی جدید توسعه یافته می تواند برای تولید مقرون به صرفه “ماشین آلات” الکترونیکی سفارشی شده به اندازه حشرات استفاده شود که می تواند کاربردهای پیشرفته ای را در رباتیک و دستگاه های پزشکی فعال کند.
به طور خاص، این پیشرفت می‌تواند یک تغییر بالقوه بازی برای تولید سیستم‌های میکروالکترومکانیکی مبتنی بر تراشه (MEMS) باشد. این مینی ماشین‌ها در حجم زیاد برای صدها محصول الکترونیکی، از جمله گوشی‌های هوشمند و خودروها، به تولید انبوه می‌رسند و دقت موقعیت‌یابی را ارائه می‌کنند. اما برای ساخت تخصصی‌تر حسگرها در حجم‌های کوچک‌تر، مانند شتاب‌سنج‌ها برای هواپیما و حسگرهای لرزش برای ماشین‌آلات صنعتی، فناوری‌های MEMS نیاز به سفارشی‌سازی پرهزینه دارند.
فرانک نیکلاوس، که این پژوهش را در موسسه فناوری سلطنتی KTH در استکهلم رهبری می‌کرد، می‌گوید تکنیک چاپ سه بعدی جدید، که در Microsystems & Nanoengineering منتشر شده است، راهی برای دور زدن محدودیت‌های تولید MEMS معمولی فراهم می‌کند.
او می‌گوید: «هزینه‌های توسعه فرآیند تولید و بهینه‌سازی طراحی دستگاه برای حجم‌های تولید کمتر کاهش نمی‌یابد». نتیجه این است که مهندسان با انتخاب دستگاه‌های MEMS غیربهینه یا هزینه‌های راه‌اندازی غیربهینه مواجه می‌شوند.
سایر محصولات کم حجمی که می توانند از این تکنیک بهره مند شوند عبارتند از واحدهای کنترل حرکت و ارتعاش برای روبات ها و ابزارهای صنعتی و همچنین توربین های بادی.
محققان بر روی فرآیندی به نام پلیمریزاسیون دو فوتونی ساخته‌اند که می‌تواند اشیایی با وضوح بالا به اندازه چند صد نانومتر تولید کند، اما قادر به سنجش عملکرد نیست. برای تشکیل عناصر مبدل، این روش از تکنیکی به نام Shadow-Making استفاده می کند که چیزی شبیه به یک شابلون عمل می کند.
بر روی ساختار چاپ سه بعدی آنها ویژگی هایی با مقطع T شکل می سازند که مانند چتر عمل می کنند. سپس فلز را از بالا رسوب می دهند و در نتیجه، کناره های ویژگی های T شکل با فلز پوشیده نمی شوند. این بدان معنی است که فلز بالای T از نظر الکتریکی از بقیه ساختار جدا شده است.
با استفاده از این روش، نیکلاوس می‌گوید ساخت یک دوجین شتاب‌سنج MEMS سفارشی با استفاده از ابزارهای تولید تجاری نسبتاً ارزان تنها چند ساعت طول می‌کشد. او می گوید که این روش می تواند برای نمونه سازی دستگاه های MEMS و تولید دسته های کوچک و متوسط از ده ها هزار تا چند هزار حسگر MEMS در سال به روشی مقرون به صرفه استفاده شود.
او می‌گوید: «این چیزی است که تاکنون امکان‌پذیر نبوده است، زیرا هزینه‌های راه‌اندازی برای تولید یک محصول MEMS با استفاده از فناوری نیمه‌رسانای معمولی در حدود صدها هزار دلار است و زمان‌بندی آن چندین ماه یا بیشتر است». . “قابلیت های جدید ارائه شده توسط MEMS چاپ سه بعدی می تواند منجر به الگویی جدید در MEMS و تولید حسگر شود.”
“مقیاس پذیری فقط یک مزیت در تولید MEMS نیست، بلکه یک ضرورت است. این روش ساخت بسیاری از انواع دستگاه های جدید و سفارشی را امکان پذیر می کند.”
