Dal laboratorio del Politecnico di Milano una nuova generazione di dispositivi senza silicio e di più facile produzione
Stampare sensori inerziali con processi di manifattura additiva, riducendo così tempi di produzione e costi. I ricercatori del laboratorio MEMS&3D del Politecnico di Milano hanno dimostrato che si può, con risultati promettenti. I sensori inerziali sono dispositivi in grado di catturare il movimento di un oggetto, definendone la posizione nello spazio e le accelerazioni-decelerazioni a cui è sottoposto. Li troviamo nei cellulari, negli airbag, negli edifici, o in tutti quei casi in cui occorre misurare l’accelerazione a seguito di urti, movimenti, impatti o vibrazioni.
Il dispositivo è stato realizzato e caratterizzato nel laboratorio interdipartimentale MEMS&3D nel quale convergono le competenze di gruppi di ricerca da quattro dipartimenti (di Ingegneria Civile e Ambientale, di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta”, di Elettronica, Informazione e Bioingegneria e di Meccanica).
Lo studio, pubblicato sulla rivista Additive Manufacturing, ha dimostrato la possibilità di utilizzare una combinazione di tecniche di stampa – stampa stereolitografica 3D e stampa inkjet – per la produzione di accelerometri su scala millimetrica con materiali polimerici. La stereolitografia è stata utilizzata per fabbricare la parte strutturale dell’accelerometro, mentre la stampa inkjet per modellare un misuratore di rilevamento piezoelettrico sul sensore.
I risultati ottenuti sono una prima testimonianza di come i pro- cessi di manifattura additiva possono essere impiegati per la produzione di sistemi microelettromeccanici (MEMS) alla mesoscala, capaci di coniugare proprietà meccaniche e proprietà elettriche, sfruttando materiali polimerici come alternativa al silicio.
Il sensore finito infatti ha mostrato la capacità di rilevare vari li- velli di accelerazione nell’intervallo 0-10 g. Le caratterizzazioni hanno confermato che il sensore può rispondere ad accelerazioni molto importanti, fino a 10 g – cioè 10 volte l’accelerazione della gravità, pari a quella di un razzo – con risposte paragonabili a quelle di sensori tradizionali.
Lo sviluppo di nuovi materiali e la sinergia tra tecniche innovative di stampa, inoltre, possono essere la via per lo sviluppo di nuovi dispositivi e soluzioni che rispondano alla forte domanda di sensori smart a basso costo da diversi settori industriali e dall’Internet of Things (IoT).
Per quanto riguarda la scala, il dispositivo prodotto ha la dimensione di qualche millimetro, ma l’obiettivo è di ridurre ulteriormente lo spessore per aprire la strada a diverse applicazioni. Analogamente, la ricerca andrà anche nella direzione di produrre altri tipi di dispositivi con le stesse tecnologie, ma anche di puntare sulla biodegradabilità dei materiali utilizzati.
