Các nhà nghiên cứu tại Viện công nghệ Massachusetts (MIT) đã xây dựng một nền tảng in 3D, có thể chế tạo các cỗ máy điện hoàn chỉnh chỉ trong một quy trình duy nhất, có khả năng cho phép các nhà máy sản xuất động cơ thay thế ngay tại chỗ trong vòng vài giờ.

Hệ thống này sử dụng phương pháp đùn đa vật liệu để in các thiết bị phức tạp làm từ vật liệu dẫn điện, từ tính, vật liệu kết cấu mà không cần đến cơ sở sản xuất chuyên dụng. Trong một cuộc trình diễn, nhóm nghiên cứu đã in một động cơ điện tuyến tính hoạt động được, trong khoảng 3 giờ.

Các cỗ máy điện thường được sản xuất tại cơ sở tập trung, sử dụng nhiều công đoạn chế tạo và thiết bị chuyên dụng. Khi một động cơ bị hỏng trong nhà máy, việc thay thế nó thường yêu cầu đặt mua hàng từ xa, dẫn đến thời gian ngừng hoạt động và phát sinh chi phí.

Nhóm nghiên cứu của MIT đặt mục tiêu thay đổi điều này, bằng cách cho phép in các thiết bị tương tự ngay tại chỗ, sử dụng một nền tảng tích hợp duy nhất, có thể xử lý các loại vật liệu khác nhau trong một lần in. Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Virtual and Physical Prototyping.

Để làm điều này, nhóm nghiên cứu sửa đổi một máy in 3D dựa trên phương pháp đùn hiện có. Họ thêm vào bốn máy đùn riêng biệt, mỗi máy được thiết kế để xử lý một loại nguyên liệu khác nhau. Một số vật liệu được lắng đọng dưới dạng sợi nóng chảy, trong khi những vật liệu khác, như mực dẫn điện, yêu cầu hệ thống dẫn động bằng áp suất.

Hệ thống này tích hợp các cảm biến được đặt ở vị trí chiến lược và một khung điều khiển mới để đảm bảo mỗi công cụ được định vị chính xác. Ngay cả những sai lệch nhỏ giữa các lớp cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất trong cỗ máy điện, vì vậy độ chính xác là rất quan trọng.

Nhóm nghiên cứu tập trung vào việc in một động cơ tuyến tính, tạo ra chuyển động thẳng, thường sử dụng trong robot, hệ thống quang học và băng tải. Động cơ được in bằng năm loại vật liệu khác nhau và chỉ cần một bước xử lý sau in: từ hóa các thành phần cứng.

Các nhà nghiên cứu ước tính chi phí vật liệu của động cơ được in 3D vào khoảng 50 cents. Các thử nghiệm hiệu năng cho thấy, nó tạo ra lực truyền động lớn hơn nhiều lần so với loại động cơ tuyến tính thông thường dựa trên bộ khuếch đại thủy lực phức tạp.

Các nhà nghiên cứu xem động cơ này như một bằng chứng về tính khả thi của ý tưởng hơn là mục tiêu cuối cùng. Tầm nhìn rộng hơn của thử nghiệm này là sản xuất các hệ thống điện tử và điện cơ phức tạp, giảm sự phụ thuộc vào chuỗi cung ứng toàn cầu.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu dự định tích hợp trực tiếp bước từ hóa vào quy trình in và trình diễn các động cơ quay được in 3D hoàn toàn. Họ cũng có ý định mở rộng số lượng công cụ trên nền tảng để cho phép chế tạo nguyên khối các thiết bị điện tử tiên tiến hơn.