Machines de da Vinci de Bâtiment à l'Échelle Microscopique - l'Université de l'Utah MEMS Projette

par M. Austin Welborn

Austin Welborn, M. Ian Harvey et Baker de Brian. Service de l'Industrie Mécanique, Université de l'Utah
Auteur Correspondant : austinraywelborn@yahoo.com

Résumé

Leonardo da Vinci est connu en travers du monde pour son génie créatif. Parmi ses retraits techniques novateurs nous trouvons des designs des ailes mécaniques, de l'artillerie militaire, des retraits anatomiques, et beaucoup de plus. Plusieurs de technologies d'aujourd'hui sont basées sur les concepts initiaux de da Vinci parce qu'elles ont été ainsi avancées alors, et ont même déterminé beaucoup de principes du bureau d'études de machine. Les Gens à travers l'histoire ont honoré ses designs en établissant les reproductions modernes basées sur ses retraits techniques. Quelle meilleure voie d'honorer da Vinci qu'en comportant certains de ses retraits techniques dans la technologie manufacturière d'aujourd'hui ? Cet article décrit une autre voie d'établir des machines de da Vinci, mais avec l'ironie supplémentaire de faire ainsi dans l'échelle microscopique. Notre puce de MEMS (Électro Système Mécanique Micro) da Vinci revendique trois designs familiers, imitant les concepts mécaniques de da Vinci : lion mécanique, l'homme de Vitruvian, et une machine à ailes qui est une combinaison de deux des visibilités de da Vinci pour les dispositifs volants. Dans supplémentaire à la puce de da Vinci, nous avons inclus plusieurs différents mécanismes qui activent chacun des designs. Ces mécanismes comprennent l'électrostatique, les déclencheurs thermiques, et la répulsion coulombic.

Introduction

Leonardo da Vinci pourrait avoir tiré bénéfice des matériaux et des techniques de fabrication modernes. Plusieurs de ses visions par ordinateur (particulièrement le vol ceux) ont été condamnées dès le début à cause des taux matériels de force-à-densité et de la dominance gravitationnelle. Nous voudrions penser que da Vinci approuverait les efforts pour introduire ses designs dans la micro-échelle, où la surface aux effets de taux de volume éliminent presque entièrement des effets gravitationnels, en faveur des effets de surface, tels que l'effet de densité de charge extérieure nous utilisons pour favoriser en portant ses machines de micro-échelle spontanément à la durée de vie.

En essayant de produire certains des designs mécaniques de Leonardo da Vinci et en introduisant dans certains de ses retraits iconiques dans MEMS, un doit comprendre comment les dispositifs mécaniques fonctionnent. Avec cette puce, nous avons compté que les designs requis rester identiques aux designs de da Vinci mais encore aux structures et aux composants incorporés ont associé à MEMS. Ce faisant, notre puce a été conçue avec trois composants importants/phénomènes différents. Ceux-ci comprennent les déclencheurs thermiques, l'utilisation de la répulsion coulombic entre les structures de MEMS, et l'électrostatique.

Les trois designs comprennent le lion mécanique de da Vinci, l'homme de Vitruvian, et une combinaison des ailes de mécanisme et de battement de vol.

Trois Designs de MEMS

Le lion mécanique (le schéma 1), l'homme de Vitruvian (le schéma 2), et une combinaison du mécanisme de vol (le schéma 3) et le battement s'envole (le schéma 4) ont été employés pour produire trois designs très distinctifs de MEMS, dont art et la complexité est activée par le procédé micromachining extérieur le plus avancé dans le monde, l'architecture de SUMMiT™ des Laboratoires Nationaux de Sandia.

Le Schéma 1
Le Schéma 2
Le Schéma 3
Le Schéma 4

Le lion mécanique de MEMS (le schéma 5) utilise une liaison de barre de l'offre spéciale 4 fabriquée à partir d'un culbuteur détraqué et un curseur détraqué, qui est le même élan que da Vinci a utilisé dans son lion mécanique initial. Ceci tient compte de la marcher de lion pour/faite fonctionner avec chacun des 4 pieds simultanément. L'homme de MEMS Vitruvian (le schéma 6) utilise 4 déclencheurs thermiques de chaud-rhume en série pour permettre à l'homme de Vitruvian d'exécuter les pantins. La machine de vol de MEMS (le schéma 7) utilise le battement s'envole (le schéma 4) et le châssis du mécanisme de vol (le schéma 3) en association. Le pompage de Charge est employé pour soulever les ailes de la surface de la puce spontanément si imagé par SEM. Il y a également une passerelle au sol directement au-dessus des poutres connectées aux ailes pour permettre aux ailes de décharger en touchant la passerelle. Ceci permet alors aux ailes de tomber de retour vers le bas à la puce et d'accumuler la répulsion coulombic de nouveau pour produire un mouvement de « battement ». Avec chacun des trois designs, on peut voir comment combinant les deux da Vinci les designs dans la micro-échelle produisent quelque chose qui n'a pas été vue avant. Nous offrons cet hommage de da Vinci dans les espoirs qu'il inspirera pourtant d'autres rétablissements des ingénieurs.

Le Schéma 5
Le Schéma 6
Le Schéma 7

Droit d'auteur AZoNano.com, MANCEF.org

Date Added: Jan 23, 2011 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 06:53

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