Una técnica de impresión 3D recientemente desarrollada podría usarse para producir de manera rentable "máquinas" electrónicas personalizadas del tamaño de insectos, lo que podría permitir aplicaciones avanzadas en robótica y dispositivos médicos.

En particular, el avance podría ser un cambio de juego potencial para la fabricación de sistemas microelectromecánicos (MEMS) basados ​​en chips personalizados. Estas minimáquinas se producen en masa en grandes volúmenes para cientos de productos electrónicos, incluidos teléfonos inteligentes y automóviles, donde brindan precisión de posicionamiento. Pero para la fabricación más especializada de sensores en volúmenes más pequeños, como acelerómetros para aeronaves y sensores de vibración para maquinaria industrial, las tecnologías MEMS exigen una personalización costosa.

Frank Niklaus, quien dirigió la investigación en el KTH Royal Institute of Technology en Estocolmo, dice que la nueva técnica de impresión 3D, que se publicó en Microsystems &Nanoengineering , proporciona una forma de sortear las limitaciones de la fabricación de MEMS convencional.

"Los costos de desarrollo de procesos de fabricación y optimizaciones de diseño de dispositivos no se reducen para volúmenes de producción más bajos", dice. El resultado es que los ingenieros se enfrentan a una elección de dispositivos MEMS estándar subóptimos o costos de puesta en marcha económicamente inviables.

Otros productos de bajo volumen que podrían beneficiarse de la técnica incluyen unidades de control de movimiento y vibración para robots y herramientas industriales, así como turbinas eólicas.

Los investigadores se basaron en un proceso llamado polimerización de dos fotones, que puede producir objetos de alta resolución tan pequeños como unos pocos cientos de nanómetros, pero no es capaz de detectar la funcionalidad. Para formar los elementos de transducción, el método utiliza una técnica llamada enmascaramiento de sombras, que funciona como una plantilla.

En la estructura impresa en 3D fabrican características con una sección transversal en forma de T, que funcionan como paraguas. Luego depositan metal desde arriba y, como resultado, los lados de las características en forma de T no están recubiertos con el metal. Esto significa que el metal en la parte superior de la T está eléctricamente aislado del resto de la estructura.

Con este método, Niklaus dice que solo lleva unas pocas horas fabricar una docena de acelerómetros MEMS diseñados a medida utilizando herramientas de fabricación comerciales relativamente económicas. El método se puede usar para crear prototipos de dispositivos MEMS y fabricar lotes pequeños y medianos de decenas de miles a unos pocos miles de sensores MEMS por año de una manera económicamente viable, dice.

"Esto es algo que no ha sido posible hasta ahora, porque los costos iniciales para fabricar un producto MEMS utilizando tecnología de semiconductores convencional son del orden de cientos de miles de dólares y los plazos de entrega son de varios meses o más", dice. . "Las nuevas capacidades que ofrecen los MEMS impresos en 3D podrían dar lugar a un nuevo paradigma en la fabricación de sensores y MEMS".

"La escalabilidad no es solo una ventaja en la producción de MEMS, es una necesidad. Este método permitiría la fabricación de muchos tipos de dispositivos nuevos personalizados". + Explora más

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