Impression 3D de bureau pour la fabrication de systèmes à micro-moteurs de haute qualité
Des chercheurs du Microsystems Technology Lab du Massachusetts Institute of Technology ont mis au point un moyen de créer des systèmes de micromoteurs de haute qualité à l'aide d'imprimantes 3D de bureau. Fabriquer des MEMS de cette manière ne coûte que 1% de la technologie disponible sur le marché, et la qualité n’est pas mauvaise.
Le MEMS est un très petit appareil technique avec une taille de composant allant généralement de 1 à 100 microns. En 2014, la capacité de marché des MEMS a atteint 12 milliards de dollars, mais le seuil de production de ce produit est très élevé. Pour produire des MEMS, il est nécessaire d’utiliser du matériel de fabrication de semi-conducteurs perfectionné, dont le coût de fabrication est souvent de plusieurs dizaines de millions de dollars. Des investissements aussi importants ont considérablement freiné le développement de dispositifs potentiellement utiles dans les MEMS.
Deux articles publiés récemment par des chercheurs du MIT Microsystems Technology Laboratory ont montré que ces obstacles financiers seraient probablement éliminés sous peu. Dans l’un de ces deux documents, l’un prouve que les performances d’un capteur de gaz MEMS fabriqué avec un ordinateur de bureau sont comparables à celles d’une installation de fabrication coûteuse, et un autre papier en est le cœur. Les pièces peuvent être fabriquées avec une imprimante 3D.
Il est entendu que les chercheurs peuvent réduire le coût de ces capteurs de gaz à une petite fraction en supprimant les étapes les plus coûteuses du processus de production, à savoir la température élevée et le vide. «Notre fabrication d’additifs est basée sur la basse température et l’absence de vide», a déclaré Luis Fernando Velásquez-García, chercheur principal au Microsystems Technology Laboratory et auteur principal de deux articles. «La température la plus élevée que nous utilisons est d’environ 60 degrés Celsius. Si vous êtes sur une puce, vous devrez peut-être développer des oxydes, qui poussent à environ 1000 degrés Celsius. Dans de nombreux cas, un vide poussé est nécessaire dans le réacteur pour éviter toute contamination. Nous pouvons fabriquer ces appareils très rapidement, du début à la fin en quelques heures seulement. "
Ce capteur de gaz économique utilise principalement de petites feuilles d'oxyde de graphène, qui n'a qu'un atome d'épaisseur et des propriétés électriques inhabituelles. Comme cette feuille de graphène est très mince, le contact avec les molécules de gaz est suffisant pour changer sa résistance électrique, ce qui le rend extrêmement utile pour la détection. «Nous avons comparé directement ce capteur de gaz à des produits commerciaux similaires qui se vendent des centaines de dollars», explique Velásquez-García. «Le résultat de notre arrivée est que c'est aussi précis et rapide. Nous fabriquons des produits à très faible coût, de l'ordre de quelques dizaines de centimes, comparables, voire mieux, aux produits du marché. »
En fait, les chercheurs avaient initialement prévu d'utiliser un émetteur EFI plus coûteux pour fabriquer des capteurs de gaz utilisant des techniques conventionnelles, mais ils ont par la suite découvert qu'il existait une imprimante 3D pouvant également être utilisée pour fabriquer des émetteurs de la même taille et des mêmes performances que les produits grand public . des alternatives. L'impression 3D permet également aux chercheurs de personnaliser chaque composant dans un but spécifique, ce qui rend l'ensemble du processus plus constructif. «Lorsque nous avons commencé à les concevoir, il n’y avait peut-être aucun concept», explique Velásquez-García. «Mais en une semaine, nous avons le potentiel de créer 15 générations d’équipements, chacun d’eux offrant de meilleures performances que la version précédente.»
Bien que cette étude montre les avantages de la technologie d’impression 3D dans la fabrication de MEMS, les chercheurs sont très prudents dans la promotion de cette bonne nouvelle. «Bien entendu, ce document ouvre une nouvelle voie technologique pour la fabrication de microcapteurs à gaz», a déclaré Jan Dziuban, chef du département de microtechnique de l'Université de technologie de Wroclaw en Pologne. «D'un point de vue technique, cette technologie est facile à utiliser pour la fabrication à grande échelle. Ce résultat nécessite une preuve statistique. L’expérience personnelle m’a appris que de nombreux travaux de recherche de haut niveau ont présenté de nombreux matériaux prometteurs pour de nouveaux capteurs, mais qu’il n’existait à l’heure actuelle aucun produit fiable. "
