Stampa 3D per sensori al plasma
Marilisa Pischedda • 29 luglio 2022
Quale correlazione può esistere tra il rilevamento dell'energia atmosferica e la stampa 3D?
Si parte dalla Vitrolite e si arriva a sensori al plasma per il rilevamento dell’energia delle particelle cariche in atmosfera
e per la determinazione della sua composizione chimica.
È questo il processo che hanno realizzato gli scienziati del MIT
(Massachusetts Institute of Technology), fabbricando per la prima volta completamente in digitale dei sensori al plasma per veicoli satellitari.
Quali prestazioni mostrano? Le stesse dei sensori a semiconduttore di ultima generazione!
In aggiunta a ciò la stampa digitale di questi innovativi sensori non richiede la produzione in Clean Room, come viene definita l'area ad atmosfera controllata necessaria per salvaguardare dalla polvere le tecnologie aerospaziali durante la fase di produzione e integrazione.
Dal processo testato dai ricercatori del MIT ne consegue una riduzione di tempi e costi, rendendo i sensori al plasma fabbricati in 3D ideali per i nanosatelliti impiegati nelle comunicazioni e nel monitoraggio ambientale in alta atmosfera.
Perché partire dalla vetroceramica?
La vetroceramica è più resistente del silicio e dei rivestimenti a film sottile, tradizionalmente utilizzati per costruire i sensori al plasma.
Per evitare le imperfezioni rilasciate dalla fusione della polvere di ceramica tramite i laser, è stato hanno fatto ricorso alla polimerizzazione in vasca
e alla produzione additiva.
La prima consiste in una tecnica di stampa 3D utilizzata per la resina che prevede che l’oggetto finale venga realizzato uno strato alla volta, immergendo cioè ciascuno strato in una vasca piena del materiale di base allo stato liquido, la Vitrolite in questo caso. Ogni volta che uno strato viene immerso in vasca, al di sopra degli strati precedenti, avviene la polimerizzazione del materiale: l’oggetto si compone quindi con la sovrapposizione di strati dello spessore di soli 100 micron, pari a circa il diametro di un capello umano.
I sensori ottenuti non mostrano alcuna imperfezione e possono essere realizzati con forme anche molto complesse.
Tagliate al laser in forme perfette, infatti, le maglie isolanti del sensore garantiscono un allineamento in modo assoluto, consentendo ai sensori realizzati a mezzo stampa 3D di misurare valori dell’energia atmosferica con una più alta risoluzione.
Come funzionano i sensori al plasma?
Ai fini del corretto funzionamento, tali sensori devono essere elettricamente isolanti e in grado di resistere agli improvvisi e drastici sbalzi di temperatura.
L'isolamento elettrico
permette al sensore di filtrare l’energia del plasma atmosferico, eliminando elettroni e altre particelle ma conservando le particelle cariche presenti in atmosfera, che creano dunque una corrente elettrica. La corrente elettrica viene misurata dal sensore, rilevando l’energia atmosferica.
La precisione dell'allineamento delle maglie isolanti dentro al dispositivo determina, o meno, il successo di un sensore.
Credits: Additive Manufacturing, ASI
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