Об этом сообщает портал Eurekalert. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Прорывная разработка исследователей из KTH может стать потенциальным переломным моментом в производстве специализированных микроэлектромеханических систем на основе микросхем (MEMS). Эти мини-механизмы сейчас производятся серийно в больших объемах для сотен электронных изделий, включая смартфоны и автомобили, где они обеспечивают точность позиционирования.
Но для более специализированного производства датчиков в меньших объемах, таких как акселерометры для самолетов и датчики вибрации для промышленного оборудования, технологии MEMS требуют весьма дорогостоящей настройки. Фрэнк Никлаус, возглавлявший исследование KTH, заявляет, что новая технология 3D-печати позволяет обойти ограничения традиционного производства MEMS.
«Затраты на разработку производственного процесса и оптимизацию конструкции MEMS-устройств не уменьшаются при меньших объемах производства. В результате инженеры сталкиваются с выбором между неоптимальными готовыми устройствами или экономически невыгодными начальными затратами», - отметил Никлаус.
Исследователи смогли применить процесс, называемый двухфотонной полимеризацией, который может создавать объекты с высоким разрешением размером всего в несколько сотен нанометров, но не способные нести заданные функциональные возможности. Для формирования трансдуцирующих элементов была использована техника, называемая теневым маскированием, которая работает как трафарет.
На 3D-печатной структуре изготавливают детали с Т-образным поперечным сечением, которые работают как своеобразные «зонтики». Затем сверху осаждают металл, и в результате стороны Т-образных элементов им не покрываются. Это означает, что металл в верхней части детали электрически изолирован от остальной конструкции.
При опробовании этого метода исследователям потребовалось всего несколько часов, чтобы изготовить около десятка специально разработанных MEMS-акселерометров с использованием относительно недорогих коммерческих производственных инструментов. По их словам, этот метод можно использовать для прототипирования различных MEMS-устройств и производства малых и средних партий - от десятков до нескольких тысяч датчиков MEMS в год - экономически выгодным способом.
«Это то, что было невозможно до сих пор, потому что начальные затраты на производство MEMS-продукта с использованием традиционной полупроводниковой технологии составляют порядка сотен тысяч долларов, а время выполнения заказа составляет несколько месяцев и более. Новые возможности, предлагаемые, напечатанными на 3D-принтере, могут привести к новой парадигме в производстве MEMS и датчиков», - подчеркнул Никлаус.
По его словам, масштабируемость - это не просто преимущество в производстве MEMS, это необходимость. Этот метод позволит изготавливать множество новых индивидуальных устройств размером с насекомое, которые позволяют использовать передовые решения в робототехнике, медицинском оборудовании и других областях. Другие малосерийные продукты, которые могут извлечь выгоду из этой технологии, включают блоки управления движением и вибрацией для роботов и промышленных инструментов, а также ветряные турбины.