3D tisk miniaturní magnetické pumpy za 3,89 $

Vedle americké mince jsou zobrazeny monolitické, plně 3D tištěné magnetické pumpy. Porty pro kapalinu jsou viditelné v čerpadlech vlevo uprostřed և a válec s vestavěným magnetem je viditelný v čerpadle vpravo. Půjčka: Luis Fernando Velasquez-Garcia

Jedná se o 3D zobrazení magnetické vícesložkové pumpy vytištěné v jednom kuse.

Nové miniaturní čerpadlo, kompaktní, bez ventilu, magneticky ovládané, ukazuje širokou škálu zařízení pro 3D tisk.

Měřící pouze 1 centimetr bylo čerpadlo vyrobeno za 75 minut v jednom procesu s použitím různých materiálů, které stojí méně než 3,89 $ za jednotku. Může přenášet kapaliny i plyny za použití menší energie a menšího ucpání než čerpadla standardní velikosti. Jedním z návrhů pumpy je 3D zobrazení monolitické tiskové magnetické multifunkční pumpy, vše v jednom kuse.

Luis Fernando Velasquez-Garcia, vedoucí výzkumný pracovník S:Tým, který čerpadlo vyrobil, vedl Microsystems Technology Laboratories (MTL). Říká, že efektivní և přenosné čerpadlo lze použít v aplikacích od palivových článků přes generátory energie až po tepelné výměníky, které chladí počítačové čipy.

Dodatečná produkce nabízí možnost vývoje miniaturizátorů, které obsahují širokou škálu funkcí na základě poptávky po více přizpůsobeném softwaru.

Velasquez-Garcia doufá, že základní čerpadlo inspiruje ostatní, aby se blíže podívali na potenciál vrstvených počítačových aditiv ve srovnání se stylem masové výroby polovodičového průmyslu v „čisté místnosti“. ,

„Zatímco se vědci pokoušejí napodobit úspěch v oboru při vývoji nových miniaturních zařízení,“ dospějete k závěru, že v některých případech nemusí být výrobní metody stejné, materiály nejsou stejné; konkrétní provedení řešení je velmi odlišné, “říká.

Společnost Velasquez-Garcia spolufinancovaná nanotechnologickým programem Monterrey Tec-MIT MT Anthony Taylor ve společnosti Edwards Vacuum, společnost MTL sponzorovaná povolebním lékařem MTL Javierem Izquierdo Reyesem, popisuje nové čerpadlo pro rok 2020. V čísle z 27. srpna Journal of Physics D. Applied Physics,

3D tištěná magnetická pumpa

Vlevo: Kapalné porty (nahoře և) և zabudovaný magnetický válec (dole և). Ve středu boční pohled na jedno z čerpadel. Na pravé straně monolitický, plně 3D tištěný průsečík magnetické pumpy. Půjčka: Luis Fernando Velasquez-Garcia

Přenosný և výkonný

Čerpadla, z nichž každá má průměr menší než jeden palec, mají malé válce zakončené membránou. V horní části membrány je komora pro kapalinu, v horní části je port bez dvou ventilů pro připojení potrubí. Vědci tiskli čerpadlo dvěma způsoby, přičemž jako konstrukční materiál v obou použili Nylon 12. U prvního čerpadla je magnet natlakován do připojené konstrukce válce. Vědci s druhou monolitickou pumpou použili k vytvoření magnetického jádra pumpy nylon 12 s vestavěnými mikročásticemi neodymového magnetu (NdFeB).

Nylon 12 je vynikající konstrukční materiál, který dokáže snadno absorbovat magnetické částice. Je dostatečně pevný, aby během počáteční magnetizace držel mikročástice NdFeB, což jim umožňuje vytvářet odolné magnety, říká Velasquez-Garcia. „Částice v měkčím materiálu jsou otřeseny, což nevede k magnetizaci magnetické kompozitní sítě.“

Čerpadlo je poháněno vnějším rotujícím magnetem, který interaguje s vnitřním magnetem a pohybuje válcem tak, aby deformoval membránu a tlačil kapalinu nebo plyn z jednoho portu do druhého. Píst je omezen pouze membránou, takže se může pohybovat mnoha způsoby současně, když je aktivován vnějším magnetem. Protože je nové zařízení poháněno magnetickým motorem, je mobilnější než například pneumatická čerpadla, která musí být fyzicky připojena k vnějšímu zdroji stlačené tekutiny.

O čtrnáct milionů cyklů později nová čerpadla nevykazovala žádné známky úniku; překonala nejmodernější 3D tištěná miniaturní kapalinová čerpadla; ve srovnání s miniaturními vývěvami, dospěli vědci k závěru.

„Nejde o kopírování nebo vkládání“

Ačkoli čerpadlo nebylo navrženo pro žádný konkrétní účel, společnost Velasquez-Garcia tvrdí, že zařízení demonstruje možnosti monolitického a multifunkčního 3D tisku.

Vědci například dokázali zvýšit rázovou houževnatost nové pumpy nad úroveň klasického křemíkového pumpy změnou tiskových metod, aby byla deformovatelnější, při zachování tužšího tělesa válce, a to za použití stejného nylonového materiálu.

„Nejde o kopírování, o to, co lidé dělali v minulosti, ale o výhody tisku,“ říká Velasquez-Garcia. „Myslím, že existuje skutečná příležitost změnit, pokud se podíváme na problémy, které jsme dříve nebyli schopni řešit, a nyní to můžeme díky tomuto zastřešujícímu přísadu.“

„Nová magnetická pumpa je velmi chytrou implementací principu„ složitosti bez “při výrobě digitálních přísad,“ řekl Albert Folch, profesor bioinženýrství. University of Washington který nebyl zapojen do studie MIT. „Protože tato čerpadla jsou vyrobena z několika komponentů z různých materiálů, složité komponenty, tradiční výroba a montáž jsou obvykle drahé.“

„Možnosti zpracování informací o energii are jsou mnohem větší, pokud můžete monoliticky vytvářet zařízení vyrobená z více materiálů,“ souhlasí Velasquez-Garcia.

Jako další krok může Velasquez-Garcia his a jeho kolegové využít poznatky získané z pumpy k výrobě monolitického miniaturního elektrického motoru. Doufá však, že lidé po celém světě budou pumpou inspirováni při navrhování a výrobě vlastních zařízení, zejména proto, že je lze vytvářet pomocí relativně levných a široce dostupných tiskáren. „Možná může tato technologie hrát roli v demokratizaci,“ řekl.

Odkaz. „Tekuté և kompaktní, magnetické čerpadlo, aditivní čerpadla“ Anthony P. Taylor, Javier Izquierdo Reyes և Luis Fernando Velazquez-Garcia, 15. června 20 Journal of 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

Znepokojující nový důkaz, že vakcíny COVID-19 jsou méně účinné než nové varianty koronaviru

Asistentka lékaře Philana Liang připravuje láhev vakcíny COVID-19 na Lékařském kampusu University of Washington. Nový výzkum na Lékařské fakultě University of Washington v...

Rad solární chlazení – solární ohřev z jednoho systému. Není nutná elektřina

Systém snížil teplotu uvnitř testovacího systému ve venkovním prostředí vystaveném přímému slunečnímu záření o více než 12 stupňů Celsia (22 stupňů Fahrenheita). Půjčka...

Odkrytý 260 milionů let starý zabiják

Živá rekonstrukce anteosaura útočícího na býložravého moschognatha. Fotografický kredit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) 260 milionů let starý dravec Anteosaurus, dříve považován za těžkého, pomalého a...

Fyzici částic řeší problémy, které „sledují“ více než 20 let

Obrázek ukazuje dráhu paprsku, který prochází měděným vysokofrekvenčním kvadrupólem, černým dipólovým magnetem a štěrbinovým měřicím systémem na detektoru částic. Strukturální složitost paprsku se...

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.