Máquinas de da Vinci da Construção na Escala Microscópica - a Universidade de Utah MEMS Projecta-se

pelo Sr. Austin Welborn

Austin Welborn, Dr. Ian Harvey e Padeiro de Brian. Departamento da Engenharia Mecânica, Universidade de Utah
Autor Correspondente: austinraywelborn@yahoo.com

Sumário

Leonardo da Vinci é conhecido através do mundo para seu gênio criativo. Entre seus desenhos técnicos inovativos nós encontramos projectos das asas mecânicas, da artilharia militar, de desenhos anatômicos, e de muito mais. Muitas de tecnologias de hoje são baseadas nos conceitos originais de da Vinci porque foram avançadas assim naquele tempo, e estabeleceram mesmo muitos fundamentos da engenharia da máquina. Os Povos ao longo da História honraram seus projectos construindo as réplicas modernas baseadas em seus desenhos técnicos. Que melhor maneira de honrar da Vinci do que incorporando alguns de seus desenhos técnicos na tecnologia de fabricação de hoje? Este papel descreve uma outra maneira de construir máquinas de da Vinci, mas com a ironia adicional de fazer assim na escala microscópica. Nossa Micro Electro Sistema Mecânico) da Vinci microplaqueta de MEMS (vangloria-se de três projectos familiares, imitando os conceitos mecânicos de da Vinci: leão mecânico, o homem de Vitruvian, e uma máquina voada que seja uma combinação de duas das visões de da Vinci para dispositivos de voo. Em adicional à microplaqueta de da Vinci, nós incluímos diversos mecanismos diferentes que atuam cada um dos projectos. Aqueles mecanismos incluem a electrostática, os actuadores térmicos, e a repulsa coulombic.

Introdução

Leonardo da Vinci poderia ter tirado proveito dos materiais e das técnicas de fabricação modernos. Muitas de suas visões por computador (especialmente o vôo uns) foram condenadas no início devido às relações materiais da força-à-densidade e ao domínio gravitacional. Nós gostaríamos de pensar que da Vinci aprovaria os esforços para trazer seus projectos no microscale, onde a superfície aos efeitos da relação do volume elimina virtualmente efeitos gravitacionais, em favor dos efeitos da área de superfície, tais como o efeito de densidade da carga de superfície nós usamo-nos para favorizar em trazer suas máquinas do microscale espontâneamente à vida.

Ao tentar criar alguns dos projectos mecânicos de Leonardo da Vinci e ao trazer em alguns de seus desenhos icónicos em MEMS, um tem que compreender como os dispositivos mecânicos funcionam. Com esta microplaqueta, nós esperamos que os projectos necessários para permanecer idênticos aos projectos de da Vinci mas às estruturas e aos componentes ainda incorporados se relacionaram a MEMS. Em fazê-lo, nossa microplaqueta foi projectada com três componentes principais/fenômenos diferentes. Estes incluem os actuadores térmicos, o uso da repulsa coulombic entre estruturas de MEMS, e a electrostática.

Os três projectos incluem o leão mecânico de da Vinci, o homem de Vitruvian, e uma combinação das asas do mecanismo e do flapping do vôo.

Três Projectos de MEMS

O leão mecânico (figura 1), o homem de Vitruvian (figura 2), e uma combinação do mecanismo do vôo (figura 3) e de asas do flapping (figura 4) foram usados para criar três projectos muito distintivos de MEMS, cujas arte e a complexidade é permitida pelo processo micromachining de superfície o mais avançado no mundo, a arquitetura de SUMMiT™ dos Laboratórios Nacionais de Sandia.

Figura 1
Figura 2
Figura 3
Figura 4

O leão mecânico de MEMS (figura 5) usa um enlace da barra do special 4 feito fora de um balancim aluído e de um slider aluído, que seja a mesma aproximação que da Vinci usou em seu leão mecânico original. Isto permite andar do leão/executado com todos os 4 pés simultaneamente. O homem de MEMS Vitruvian (figura 6) usa 4 actuadores térmicos quente-frios em série para permitir que o homem de Vitruvian execute jaques de salto. A máquina de vôo de MEMS (figura 7) usa as asas do flapping (figura 4) e a armação do mecanismo do vôo (figura 3) na combinação. O bombeamento da Carga é usado para aumentar espontâneamente as asas da superfície da microplaqueta quando imaged por SEM. Há igualmente uma ponte à terra directamente acima dos feixes conectados às asas para permitir que as asas descarreguem-se ao tocar na ponte. Isto permite então que as asas recuem para baixo à microplaqueta e acumulem a repulsa coulombic mais uma vez para criar um movimento do “flapping”. Com todos os três projectos, um pode ver como combinando ambo o da Vinci os projectos no microscale criam algo que não tem sido considerado antes. Nós oferecemos este tributo de da Vinci nas esperanças que inspirará contudo umas gerações mais adicionais de coordenadores.

Figura 5
Figura 6
Figura 7

Copyright AZoNano.com, MANCEF.org

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

Last Update: 14. June 2013 07:14

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