معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يبتكر طابعة ثلاثية الأبعاد قادرة على تصنيع محرك كهربائي وظيفي في قطعة واحدة

ابتكر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا منصةً جديدةً للبثق متعدد المواد، قادرةً على طباعة محرك كهربائي كامل الوظائف في عملية آلية واحدة، لا تتطلب سوى خطوة لاحقة بسيطة للتشغيل.

طُوّرت هذه التقنية في مختبرات تكنولوجيا الأنظمة الدقيقة التابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وتمّ إثبات كفاءتها من خلال تصنيع محرك كهربائي خطي، وهو نوع من الأجهزة يُولّد حركةً خطيةً بدلاً من الدوران حول محور.

تُستخدم هذه الأنواع من المحركات بشكل شائع في أنظمة الروبوتات الخاصة بالتقاط ووضع الأشياء، ومعدات تحديد المواقع البصرية، وسيور النقل، حيث تُعدّ دقة الحركة أهم من سرعة الدوران.

ما يُميّز هذه التقنية عن غيرها من طابعات المواد المتعددة هو قدرتها على دمج مواد وظيفية مختلفة في عملية طباعة واحدة. تتضمن الطابعة أربع أدوات بثق قادرة على العمل مع مواد خام مختلفة، وترسيب ما يصل إلى خمس مواد مختلفة في نفس العملية.

تشمل هذه المكونات مادة هيكلية وعازلة للهيكل والعزل، ومادة موصلة لمسارات التيار، ومادة مغناطيسية لينة لتشكيل المجالات المغناطيسية، ومادة مغناطيسية صلبة ذات خصائص مغناطيسية دائمة، ومادة مرنة للمناطق التي تتطلب مرونة.

يمثل دمج هذه المكونات تحديًا تقنيًا كبيرًا، إذ تُستخدم المواد الموصلة عادةً على شكل حبر يتطلب ضغطًا للتوزيع، بينما تعمل أنظمة الخيوط التقليدية باستخدام الحرارة.

علاوة على ذلك، قد تتلف طبقة العزل عند تعرضها لدرجات حرارة عالية أو أشعة فوق بنفسجية أثناء عملية المعالجة. حتى أخطاء المحاذاة البسيطة بين تغييرات الأدوات قد تُتلف الجهاز.

ولتجنب ذلك، يستخدم نظام MIT مستشعرات وإطار تحكم يضمن محاذاة دقيقة لكل طبقة من طبقات الفوهات. بعد اكتمال الطباعة، الخطوة الإضافية الوحيدة المطلوبة هي مغنطة المادة المغناطيسية الصلبة، وبعدها يصبح المحرك جاهزًا للتشغيل.

يتمثل الهدف التالي للفريق في دمج المغنطة في عملية الطباعة نفسها والتحرك نحو محركات دوارة مطبوعة ثلاثية الأبعاد بالكامل.