Revista >> Mai 2016 [Nr. 184] >> Cercetare & Invatamant superior

ICPE-CA, proiectant şi producător de sisteme microelectromecanice

Dr. ing. Cristinel Ilie

20 Mai 2016

• Institutul se afirmă în liga furnizorilor de soluţii premium

Institutul Naţional de Cercetare-Dezvoltare pentru Inginerie Electrică ICPE-CA deţine unul dintre cele mai performante laboratoare de procesare a structurilor micromecanice din ţară. Totul a început în anul 2007 prin câştigarea de către institut, în cadrul programului „Capacităţi“ din PN II a unui proiect focusat pe acest domeniu, proiect denumit Laborator destinat procesării microstructurilor mecanice prin tehnologie LIGA, coordonat de dr.ing. Cristinel Ilie.

Laboratorul s-a dovedit o investiţie inspirată şi pe plan mondial, industria sistemelor microelectromecanice (MEMS) având o dezvoltare exponenţială şi o rata medie de creştere estimată pentru perioada 2015-2020 de 23%. Rezultatul demersurilor ICPE-CA este unul spectaculos, un laborator în care se pot executa structuri micromecanice cu dimensiuni de ordinul zecimilor de milimetu, microstructuri mecanice de înaltă precizie, tehnologii specifice domeniului cu maşini unelte cu comanda numerică ce pot lucra la microscară şi echipamente ce execută prelucrări de precizie folosind tehnologii neconvenţionale de fabricaţie prin electroeroziune, prin procesare laser şi prin tehnologia LIGA. Sistemele noastre de prelucrare numerică pot concura cu sisteme de fabricaţie specifice domeniului microprelucrărilor, cum ar fi litografierea, prelucrare cu fascicul de electroni, ablaţia laser, centrul de prelucrat cu comandă numerică de înaltă precizie în cinci axe executând prelucrări cu scule al căror diametru activ este de la 10 micrometri. Cum firul de păr are o grosime medie de 80 micrometri, rezultă că acesta poate fi găurit cu uşurinţă pe acest echipament.

Aplicaţii diverse, tehnologie performantă
În cei şapte ani de activitate (laboratorul a fost finalizat la sfârşitul anului 2009) au fost dezvoltate mai multe aplicaţii, începând cu realizarea de microstructuri mecanice simple, cum ar fi grinzi incastrate tip cantilever sau găuri şi canale de ordinul zecilor de micrometri, mergând spre structuri tot mai complexe de tipul reductorului planetar cu roţi dinţate cu profil cicloidal de modul 0,08 mm (fig.1), micropompă cu membrane cu decupări interioare sau dispozitive de captare microfluidice de unică folosinţă, cu aplicaţii în medicină, biologie şi toxicologie. Roţile cu profil cicloidal asigură o angrenare corectă, cu un raport de transmitere constant şi posedă o uzură mică, din cauza contactului unei curbe convexe cu una concavă.

Tehnologia folosită în ICPE-CA înlătură dezavantajele practicii uzuale de realizare a roţilor dinţate miniaturale şi constă din combinarea, în succesiune logică, a tehnologiei de litografiere cu cea de depunere galvanică în straturi groase, de până la un milimetru grosime.

Avantajele tehnologiei folosite, cunoscute generic pe plan mondial ca tehnologia LIGA, constau în faptul că: geometria nu este limitată de complexitatea curbei ce descrie profilul dintelui, dimensiunile pieselor fabricate pot fi foarte mici, putând configura detalii submicronice şi se pot obţine piese de mici dimensiuni cu costuri mult mai scăzute decât prin prelucrare mecanică, turnare prin injecţie etc.

Aceeaşi tehnologie LIGA a fost folosită şi la execuţia unei micropompe cu membrane elastice cu decapări interioare, care realizează transportul precis al volumelor foarte mici de fluide, putând asigura un debit cuprins între 100 nl/min şi 2 ml/min. Cele două membrane ale pompei au fost fabricate prin tehnologia LIGA, celelalte repere fiind executate prin microprelucrări mecanice.

Construcția cipurilor de captare microfluidice tip “laborator pe un chip”, destinate separării celulelor şi/sau microorganismelor de același tip din sisteme complexe, este o altă aplicaţie a capabilităţilor noastre.