MIT araştırmacıları, tek bir işlemde tamamen işlevsel elektrikli makineler üretebilen bir 3D baskı platformu geliştirdi; bu da fabrikaların yedek motorları saatler içinde yerinde üretmesine olanak sağlayabilir. Sistem, özel üretim tesislerine ihtiyaç duymadan iletken, manyetik ve yapısal malzemelerden yapılmış karmaşık cihazları basmak için çok malzemeli ekstrüzyon kullanıyor.
Çok malzemeli 3D yazıcı elektrikli motor üretiminde tercih ediliyor
Elektrikli makineler genellikle birden fazla üretim adımı ve özel ekipman kullanılarak merkezi tesislerde üretilir. Bir fabrikada bir motor arızalandığında, değiştirilmesi genellikle uzaktan parça siparişi vermeyi gerektirir; bu da arıza süresine ve ek maliyetlere yol açar. MIT ekibi, tek bir entegre platform kullanarak bu tür cihazları yerel olarak basmayı mümkün kılarak bunu değiştirmeyi amaçlıyor; bu platform, tek bir üretimde farklı malzeme türlerini işleyebiliyor.
Bunu başarmak için araştırmacılar, mevcut ekstrüzyon tabanlı bir 3D yazıcıyı modifiye ettiler. Her biri farklı bir hammadde türünü işlemek üzere tasarlanmış dört ayrı ekstrüder eklediler. Bazı malzemeler erimiş filamentler halinde biriktirilirken, iletken mürekkepler gibi diğerleri basınçla çalışan sistemler gerektirir. MIT Mikrosistem Teknolojisi Laboratuvarları’nda baş araştırma bilimcisi ve çalışmanın kıdemli yazarı Luis Fernando Velasquez-Garcia: “Önemli mühendislik zorlukları vardı. Aynı baskı yönteminin birçok farklı ifadesini tek bir platformda sorunsuz bir şekilde nasıl bir araya getireceğimizi bulmamız gerekiyordu” diyor.
Sistem, her aletin hassas bir şekilde konumlandırılmasını sağlamak için stratejik olarak yerleştirilmiş sensörler ve yeni bir kontrol çerçevesi içeriyor. Katmanlar arasındaki küçük hizalama hataları bile elektrikli makinelerde performansı tehlikeye atabilir, bu nedenle doğruluk çok önemliydi. Ekip, düz hat hareketi üreten ve genellikle robotik, optik sistemler ve konveyör bantlarında kullanılan doğrusal bir motorun basımına odaklandı.
Motor beş farklı malzeme kullanılarak basıldı ve yalnızca bir işlem sonrası adım gerektirdi: sert manyetik bileşenlerin mıknatıslanması. Araştırmacılar, basılan motorun malzeme maliyetini yaklaşık 50 sent olarak tahmin ediyor. Performans testleri, bu motorun karmaşık hidrolik yükselticilere dayanan yaygın bir doğrusal motor türüne göre birkaç kat daha fazla hareket gücü ürettiğini gösterdi.
