Costruire un micro-manipolatore con la tecnologia open source
Nel campo della produzione su piccola scala, un nuovo attore ha fatto la sua comparsa con capacità di precisione impressionanti: il micro-manipolatore sviluppato da Diffraction Limited. Questo dispositivo, quando combinato con un motore passo-passo, offre un livello di accuratezza che supera molte aspettative.
Il micro-manipolatore vanta una risoluzione di circa 50 nanometri, una cifra che lo distingue nell'industria. Per garantire movimenti precisi, i driver del motore utilizzati nel micro-manipolatore non hanno pompe di carica interne o unità logiche orarie, minimizzando gli errori di temporizzazione e il tremolio del movimento.
Il cuore del micro-manipolatore è il suo encoder rotativo magnetico, in grado di suddividere una singola rotazione in 100.000 passi. Per migliorare ulteriormente la sua risoluzione, Diffraction Limited ha attaccato un array di magneti adpolarità alternata al rotore.
La scheda del circuito portante del micro-manipolatore è a doppio lato e utilizza componenti a foro passante per facilitarne la riproduzione. È controllata da un Raspberry Pi Pico 2 e tre driver del motore.
La piattaforma mobile del micro-manipolatore può muoversi di 23 mm in ogni direzione, ma raggiunge il suo massimo potenziale quando viene eseguita lentamente per ridurre la deriva termica. In tali condizioni, è stato testato per tracciare un Benchy all'interno di un quadrato di 20 micrometri.
Diffraction Limited ha testato le capacità del micro-manipolatore posizionando un chip die sotto un microscopio e ha pianificato di utilizzarlo per la litografia senza maschera, la stampa 3D elettrochimica, lo stacking di focus e la micromacchinazione. Tuttavia, l'utilizzo del micro-manipolatore in un "wafer stepper" per la litografia senza maschera non è stato specificato esplicitamente.
Il micro-manipolatore è supportato da tre coppie di collegamenti paralleli, ciascuno azionato da un motore passo-passo. Invece di utilizzare le flessure, i collegamenti oscillano su cuscinetti a sfera, aggiungendo versatilità e precisione.
L'accuratezza e la ripetibilità del micro-manipolatore sono state testate tracciando il percorso di un primo strato di Benchy generato da un software di slicing, notevolmente ridimensionato. Un'altra promettente applicazione della produzione su piccola scala è il RepRapMicron.
Mentre lo sviluppo del micro-manipolatore è attribuito a Diffraction Limited, i risultati della ricerca non identificano esplicitamente chi ha sviluppato il micro-manipolatore che può essere combinato con una fibra ottica con un laser. L'articolo non contiene pubblicità e non fornisce ulteriori dettagli sulle applicazioni del micro-manipolatore nella stampa 3D elettrochimica, lo stacking di focus o la micromacchinazione.
