Этот прорыв может потенциально изменить правила игры в производстве специализированных микроэлектромеханических систем на основе микросхем (MEMS). Эти мини-машины массово производятся в больших объемах для сотен электронных продуктов, включая смартфоны и автомобили, где они обеспечивают точность позиционирования. Но для более специализированного производства датчиков в небольших объемах, таких как акселерометры для самолетов и датчики вибрации для промышленного оборудования, технологии MEMS требуют дорогостоящей настройки.

Фрэнк Никлаус, возглавлявший исследование в Королевском технологическом институте KTH в Стокгольме, говорит, что новая технология 3D-печати, которая была опубликована в Nature Microsystems & Nanoengineering, позволяет обойти ограничения традиционного производства MEMS.

"Затраты на разработку производственного процесса и оптимизацию конструкции устройства не уменьшаются при меньших объемах производства", - говорит он. В результате инженеры сталкиваются с выбором неоптимальных готовых MEMS-устройств или экономически невыгодных начальных затрат.

Другие малообъемные продукты, которые могли бы извлечь выгоду из этой технологии, включают блоки управления движением и вибрацией для роботов и промышленных инструментов, а также ветряные турбины.

Исследователи основывались на процессе, называемом двухфотонной полимеризацией, который позволяет создавать объекты с высоким разрешением размером всего в несколько сотен нанометров, но не способные воспринимать функциональные возможности. Для формирования преобразующих элементов в методе используется техника, называемая теневой маскировкой, которая работает примерно как трафарет. На структуре, напечатанной на 3D-принтере, они изготавливают элементы с Т-образным поперечным сечением, которые работают как зонтики. Затем они осаждают металл сверху, и в результате стороны Т-образных элементов не покрываются металлом. Это означает, что металл в верхней части буквы "Т" электрически изолирован от остальной конструкции.

По его словам, с помощью этого метода изготовление дюжины или около того специально разработанных МЭМС-акселерометров с использованием относительно недорогих коммерческих производственных инструментов занимает всего несколько часов. По его словам, этот метод может быть использован для создания прототипов МЭМС-устройств и производства небольших и средних партий от десятков тысяч до нескольких тысяч МЭМС-датчиков в год экономически целесообразным способом.

"Это то, что до сих пор было невозможно, потому что начальные затраты на производство продукта MEMS с использованием обычной полупроводниковой технологии составляют порядка сотен тысяч долларов, а сроки выполнения - несколько месяцев и более", - говорит он. "Новые возможности, предлагаемые 3D-печатными МЭМС, могут привести к новой парадигме в производстве МЭМС и сенсоров.

"Масштабируемость - это не просто преимущество в производстве MEMS, это необходимость. Этот метод позволил бы изготавливать множество видов новых, индивидуальных устройств".