Pag-print ng 3D ng isang pinaliit na magnetic pump para sa $ 3.89

Ang mga monolitik na ganap na naka-print na 3D na magnetic pump ay ipinapakita sa tabi ng mga pennies ng Amerika. Ang mga butas ng likido ay nakikita sa mga bomba sa kaliwa at sa gitna, at ang piston na may built-in na pang-akit – sa bomba sa kanan. May-akda: Luis Fernando Velazquez-Garcia

Ang disenyo ay ang unang pagpapakita ng isang magnetic reusable pump na naka-print sa 3D.

Ang bagong miniature pump – compact, valveless at gumagana gamit ang isang magnet – ay nagpapakita ng malawak na hanay ng mga aparato na ginawa gamit ang 3D printing.

Sa dami lamang ng 1 sentimetre, ang bomba ay ginawa sa loob ng 75 minuto sa isang solong proseso gamit ang maraming mga materyales na nagkakahalaga ng mas mababa sa $ 3.89 bawat yunit. Maaari nitong ilipat ang parehong mga likido at gas na gumagamit ng mas kaunting lakas at pakiramdam na mas barado kaysa sa karaniwang mga bomba na may ganitong sukat. Ang isa sa mga disenyo ng bomba ay ang unang pagpapakita ng isang magnetic reusable pump na naka-print sa monolithic 3D mode – lahat sa isang piraso.

Luis Fernando Velázquez-Garcia, Punong Kapwa sa Pananaliksik ЗPinangunahan ng Microsystems Technology Labs (MTL) ang koponan na nagtayo ng bomba. Sinabi niya na ang isang mahusay at portable na bomba ay maaaring magamit sa mga programang “mula sa mga fuel cell hanggang sa pagbuo ng kuryente hanggang sa mga heat exchanger” na cool na mga chips ng computer.

Iminumungkahi niya na ang paggawa ng mga suplemento ay nag-aalok ng isang paraan upang lumikha ng mga pinaliit na aparato na naglalaman ng maraming mga materyal na may mga bagong kakayahan at na idinisenyo ayon sa pangangailangan para sa mas na-customize na mga application.

Inaasahan ni Velazquez-Garcia na ang katibayan ng prinsipyo ng bomba ay mag-uudyok sa iba na isaalang-alang nang mas malapit ang potensyal ng layered automated na paggawa ng mga additives kumpara sa istilo ng produksyon ng masa ng “malinis na silid” na itinatag ng industriya ng semiconductor. .

Habang sinusubukan ng mga mananaliksik na tularan ang tagumpay ng industriya sa pagbuo ng mga bagong maliit na aparato, “napagpasyahan mo na sa ilang mga kaso ang mga pamamaraan ng paggawa ay maaaring hindi pareho, ang mga materyales ay maaaring hindi pareho at ang mga tiyak na sagisag ng mga solusyon ay ibang-iba,” sabi niya.

Ang Velazquez-Garcia, pati na rin ang MTL postdock na si Javier Izkjerda Reyes, na pinondohan ng nanotechnology program na Monterrey Tec-MIT, at Anthony Taylor sa Edwards Vacuum, ay naglalarawan ng bagong bomba sa isyu ng August 27, 2020. Journal ng Physics D: Applied Physics.

3D-print na magnetic pump

Kaliwa: mga likido na pantalan (itaas) at. piston na may built-in na pang-akit (ilalim). Sa gitna – isang pagtingin sa gilid ng isa sa mga bomba. Kanan: seksyon ng cross ng isang monolithic na ganap na naka-print na magnetic pump. May-akda: Luis Fernando Velazquez-Garcia

Portable at malakas

Ang mga sapatos na pangbabae, bawat isa ay bahagyang mas maliit kaysa sa isang sentimo ang lapad, ay hugis tulad ng maliliit na mga silindro na itinakip ng isang dayapragm. Sa tuktok ng lamad ay isang likidong silid na may dalawang walang butas na butas sa tuktok para sa mga tumataas na tubo. Inilimbag ng mga mananaliksik ang bomba sa dalawang paraan, gamit ang nylon 12 bilang materyal na konstruksyon sa pareho. Sa unang bomba ang magnet ay pinindot sa istraktura ng pagsasara ng piston. Sa pangalawang monolithic pump, ginamit ng mga mananaliksik ang nylon 12, built-in na neodymium magnet (NdFeB), upang lumikha ng isang core ng magnetic pump.

Ang Nylon 12 ay isang mahusay na materyal na istruktura na madaling sumipsip ng maraming halaga ng mga magnetikong partikulo at sapat na malakas upang hawakan ang mga nakatigil na NdFeB microparticle habang pangunahing magnetization, na nagbibigay-daan sa iyo upang lumikha ng malakas na permanenteng mga magnet, sabi ni Velazquez-Garcia. “Sa mas malambot na materyal ang mga maliit na butil ay magpapasayaw nang hindi nagreresulta sa purong magnetisasyon ng magnetikong pinaghalo.”

Ang bomba ay kinokontrol ng isang panlabas na umiikot na pang-akit na nakikipag-ugnay sa panloob na pang-akit upang ilipat ang piston at i-deform ang diaphragm sa pamamagitan ng paglipat ng likido o gas mula sa isang port patungo sa isa pa. Ang piston ay limitado lamang ng lamad, kaya maaari itong ilipat nang sabay-sabay sa maraming mga paraan kapag naisaaktibo ng isang panlabas na magnet. Dahil gumagana ito sa isang magnetikong drive, halimbawa, ang bagong aparato, ay mas portable kaysa sa mga pump ng niyumatik, na dapat na pisikal na konektado sa isang panlabas na mapagkukunan ng likido sa ilalim ng presyon.

Labing-apat na milyong mga siklo sa paglaon, ang mga bagong bomba ay hindi nagpakita ng mga palatandaan ng butas na tumutulo, at ang kanilang pagganap ay nakahihigit sa modernong 3D-print na pinaliit na likidong mga bomba at naihambing nang maayos sa pinaliit na komersyal na mga vacuum pump, pagtapos ng mga mananaliksik.

“Hindi tungkol sa pagkopya at pag-paste”

Bagaman ang bomba ay hindi naidisenyo kasama ang anumang tukoy na mga aplikasyon, ang sinabi ni Velazquez-Garcia na ipinapakita ng aparato ang mga kakayahang magagamit salamat sa monolithic multi-layer 3D na pag-print.

Halimbawa, ang mga mananaliksik ay nagawang dagdagan ang lakas ng stroke ng isang bagong bomba kaysa sa lakas ng isang bomba na klasikal na gawa sa silicon sa pamamagitan ng pagbabago ng mga pamamaraan sa pag-print upang gawing mas deform ang diaphragm habang pinapanatili ang isang matigas na pabahay ng piston – lahat ay gumagamit ng parehong materyal na naylon 12.

“Hindi ito tungkol sa pagkopya at pag-paste ng nagawa ng mga tao dati, ngunit tungkol sa aktwal na paggamit ng mga pakinabang ng pag-print,” sabi ni Velazquez-Garcia. “Sa palagay ko mayroong isang tunay na pagkakataon na baguhin ang sitwasyon kung muling isaalang-alang natin ang mga problema na dati ay hindi natin lubusang malutas, at ngayon ay maaaring dahil sa paggawa ng payong na ito.”

Ang bagong magnetic pump “ay isang napaka-matalino na pagpapatupad ng prinsipyo na ‘kumplikado ay libre’ sa digital at additive manufacturing,” sabi ni Albert Folch, isang propesor ng bioengineering sa Unibersidad ng Washington na hindi kasangkot sa pag-aaral ng MIT. “Dahil ang mga pump na ito ay gawa sa maraming bahagi ng iba’t ibang mga materyales at kumplikadong mga hugis, ang tradisyunal na pagmamanupaktura at pagpupulong ay karaniwang mahal.”

“Ang mga kakayahan sa pagpoproseso ng enerhiya at impormasyon ay higit na malaki kung makakagawa ka ng isang paraan ng paggawa ng mga aparato na ginawa mula sa iba’t ibang mga materyales,” ayon kay Velazquez-Garcia.

Bilang isang susunod na hakbang, maaaring gamitin ni Velazquez-Garcia at ng kanyang mga kasamahan ang mga natutunan na aral mula sa bomba upang monolitikal na bumuo ng isang pinaliit na de-kuryenteng motor. Ngunit inaasahan niya na ang mga tao sa buong mundo ay mabibigyan ng inspirasyon ng bomba na magdisenyo at gumawa ng kanilang sariling mga aparato, lalo na’t malilikha ang mga ito gamit ang medyo mura at malawak na magagamit na mga printer. “Marahil maaari itong magkaroon ng papel sa democratization ng teknolohiya,” sabi niya.

Sanggunian: “Ang mga compact magnetic drive pump para sa mga likido at gas na ginawa mula sa aplikasyon” nina Anthony P. Taylor, Javier Isquerde Reyes at Luis Fernando Velázquez-Garcia, Hunyo 15, 2020, Journal ng Physics D: Applied Physics.
DOI: 10.1088 / 1361-6463 / ab8de8

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.