Ge3Dprinte solenoïdes kunnen veel elektronica goedkoper maken

MIT-onderzoekers hebben een multi-materiaal 3D-printer zo aangepast dat ze in één stap driedimensionale solenoïdes kunnen maken door ultradunne spoelen van drie verschillende materialen te stapelen. De printer print een solenoïde ter grootte van een ‘quarter’ door materiaal rond de zachte magnetische kern te leggen, met dikkere geleidende lagen gescheiden door dunne isolerende lagen. De foto is gemaakt door de onderzoekers.

Solenoïdes (draadspoelen), elektromagneten bestaand uit een rond een magnetische kern gewikkelde draad, zijn fundamentele bouwstenen voor veel elektronica, van dialysemachines en ademhalingstoestellen tot wasmachines en vaatwassers. De onderzoekers hebben een multi-materiaal 3D-printer aangepast zodat de compacte solenoïdes (ongeveer 33 procent kleiner dan andere 3D-geprinte versies) met magnetische kern in één stap kunnen worden geprint. Ze pasten de printer aan zodat één spuitmond pellets kon extruderen in plaats van filament. Het zachte magnetische nylon is gemaakt van een buigzaam polymeer dat is bezaaid met metalen microdeeltjes, is vrijwel onmogelijk om als filament te produceren. Dankzij de aangepaste printer hebben de onderzoekers betere printmaterialen kunnen gebruiken. Hierdoor kunnen de solenoïdes twee keer zoveel elektrische stroom weerstaan en een magnetisch veld genereren dat drie keer zo groot was als dat van andere 3D-geprinte apparaten.

Op aarde en in de ruimte

Behalve dat je hiermee elektronica op aarde goedkoper kan maken - zelfs met de aanpassingen van komt de 3D-printer op ongeveer USD 4.000 - kan het ook in de ruimte handig zijn om zo'n printer in bijvoorbeeld je basis op Mars-te hebben. In plaats van vervangende elektronische onderdelen naar een basis op Mars te sturen, wat jaren kan duren en miljoenen kan kosten, kan je ook de files voor de 3D-printer sturen, zegt Luis Fernando Velásquez-García, een hoofdonderzoekswetenschapper in MIT's Microsystems Technology Laboratories (MTL). hoofdauteur van een artikel over de 3D-geprinte solenoïden in het vakblad Virtual and Physical Prototyping.

De eersten in 3D

"We waren niet de eersten die spoelen kunnen 3D-printen, maar wel de eersten die ze driedimensionaal kunne maken", stelt Velásquez-García. Hoewel de solenoïds bijvoorbeeld niet zoveel magnetische veld kunnen genereren als traditioneel gemaakt solenoïds, zouden ze wel in omzetters in kleine sensoren of in actuatoren voor soft robots.