Uma técnica de impressão 3D recém-desenvolvida pode ser usada para produzir de forma econômica "máquinas" eletrônicas personalizadas do tamanho de insetos, o que poderia permitir aplicações avançadas em robótica e dispositivos médicos.
Em particular, o avanço pode ser um potencial divisor de águas para a fabricação de sistemas microeletromecânicos (MEMS) personalizados baseados em chip. Essas minimáquinas são produzidas em massa em grandes volumes para centenas de produtos eletrônicos, incluindo smartphones e carros, onde fornecem precisão de posicionamento. Mas para a fabricação mais especializada de sensores em volumes menores, como acelerômetros para aeronaves e sensores de vibração para máquinas industriais, as tecnologias MEMS exigem customização dispendiosa.

Frank Niklaus, que liderou a pesquisa no KTH Royal Institute of Technology em Estocolmo, diz que a nova técnica de impressão 3D, publicada em Microsystems &Nanoengineering , fornece uma maneira de contornar as limitações da fabricação convencional de MEMS.

"Os custos de desenvolvimento de processos de fabricação e otimizações de design de dispositivos não diminuem para volumes de produção mais baixos", diz ele. O resultado é que os engenheiros se deparam com uma escolha de dispositivos MEMS de prateleira abaixo do ideal ou custos de inicialização economicamente inviáveis.

Outros produtos de baixo volume que podem se beneficiar da técnica incluem unidades de controle de movimento e vibração para robôs e ferramentas industriais, além de turbinas eólicas.

Os pesquisadores construíram um processo chamado polimerização de dois fótons, que pode produzir objetos de alta resolução tão pequenos quanto algumas centenas de nanômetros de tamanho, mas não é capaz de detectar a funcionalidade. Para formar os elementos transdutores, o método usa uma técnica chamada mascaramento de sombras, que funciona como um estêncil.

Na estrutura impressa em 3D, eles fabricam recursos com uma seção transversal em forma de T, que funcionam como guarda-chuvas. Eles então depositam o metal de cima e, como resultado, os lados dos recursos em forma de T não são revestidos com o metal. Isso significa que o metal no topo do T é eletricamente isolado do resto da estrutura.

Com esse método, Niklaus diz que leva apenas algumas horas para fabricar uma dúzia de acelerômetros MEMS personalizados usando ferramentas de fabricação comercial relativamente baratas. O método pode ser usado para prototipar dispositivos MEMS e fabricar lotes de pequeno e médio porte de dezenas de milhares a alguns milhares de sensores MEMS por ano de maneira economicamente viável, diz ele.

"Isso é algo que não era possível até agora, porque os custos iniciais para fabricar um produto MEMS usando tecnologia de semicondutor convencional são da ordem de centenas de milhares de dólares e os prazos de entrega são de vários meses ou mais", diz ele . "Os novos recursos oferecidos pelos MEMS impressos em 3D podem resultar em um novo paradigma na fabricação de MEMS e sensores."

"A escalabilidade não é apenas uma vantagem na produção de MEMS, é uma necessidade. Esse método permitiria a fabricação de vários tipos de dispositivos novos e personalizados." + Explorar mais

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