MEDIS
Micro Enabled Devices and Systems
Obiettivi della ricerca

MEDIS
Micro tecnologie per dispositivi del futuro
Le attività di ricerca del gruppo volgono allo sviluppo di soluzioni tecnologiche innovative che facilitino l'implementazione del paradigma "micro" sia a livello di prodotto che di processo. Allo scopo vengono studiate le tecnologie di fabbricazione, assemblaggio e il design di prodotti miniaturizzati tridimensionali ad alto valore aggiunto.
Sviluppo di metodologie e strumenti per la concezione, progettazione e produzione di micro/meso dispositivi innovativi, dalla fabbricazione di micro componenti in materiale plastico, ceramico o metallico fino alla realizzazione di micro sistemi complessi attraverso la manipolazione e l'assemblaggio dei componenti. Inoltre, le relative tecnologie abilitanti (estrusione, iniezione, elettroerosione, afferraggio e posizionamento pezzo, visione) sono studiate singolarmente alla scala micro.
Attività di ricerca
Modellazione, simulazione multi-physics e caratterizzazione. Alla
scala micro, le forze superficiali risultano predominanti rispetto
alle forze di massa, dato l'elevato rapporto tra superficie e volume.
Queste forze influenzano tanto le operazioni di fabbricazione quanto
quelle di manipolazione e assemblaggio. Per lo studio di processi,
come la dispersione di nano particelle in una matrice polimerica
durante l'estrusione o il flusso del materiale all'interno dello stampo
durante il processo di micro stampaggio a iniezione, questi fenomeni vengono modellati utilizzando software commerciali integrati con
routine sviluppate ad hoc.
Analogamente, durante le fasi di concezione e sviluppo di opportune
strategie di manipolazione e assemblaggio, è necessario studiare
l'influenza delle forze di adesione superficiale tramite adeguati
modelli di simulazione. Infine, vengono effettuate prove di caratterizzazione meccanica (trazione, fatica) su provini realizzati per
stampaggio a diverse scale.
Tecnologie di micro fabbricazione. Il laboratorio è attrezzato con
macchine commerciali per la fabbricazione di micro componenti e
di prodotti caratterizzati da particolari microscopici. In particolare,
una macchina di micro elettroerosione (EDM), una di micro iniezione
e un micro estrusore compongono il reparto di micro fabbricazione
all'interno della Fabbrica per produzione micro. Le relative tecnologie di processo sono oggetto di studio sia singolarmente sia come
parte del ciclo di fabbricazione che comincia con la preparazione di
miscele di polimeri e termina con l'iniezione del materiale, ottenendo
il componente da assemblare per la realizzazione del prodotto finale.
L'EDM viene studiata per la realizzazione di strutture complesse con
elevato rapporto di forma, come nel caso di micro stampi e trafile o
mini prodotti per applicazioni medicali. Inoltre, è oggetto di ricerca lo
studio della lavorabilità tramite EDM di materiali fragili e con elevata
durezza, come acciaio temprato, titanio e compositi ceramici, e di
altri materiali di interesse, quali alluminio e leghe di magnesio.
La tecnologia di micro estrusione è studiata per la miscelazione di
resine polimeriche additivate con nano polveri, ad esempio per applicazioni biomedicali (cateteri e stent), inclusa la progettazione di
profili ad hoc per le viti di estrusione.
Infine, è analizzato il processo di micro iniezione di alcuni polimeri,
selezionati in base alle loro caratteristiche di elevata fluidità e stabilità (PP, POM, LCP, HDPE, PMMA, PEEK, PC e PPS) al variare dei
parametri più rilevanti (velocità di iniezione, temperatura di fusione
e dello stampo, pressione e tempo di mantenimento), al fine di ottimizzarne le condizioni di processo e raggiungere i limiti di capacità
di replicazione.
100µm
Micro nozzle per gripper a
vuoto fabbricato in acciaio
inox tramite micro EDM
Progettazione, realizzazione e validazione di micro sistemi di presa. Quando si effettuano la manipolazione e l'assemblaggio automatizzati alla micro scala, bisogna far fronte a effetti adesivi incontrollati studiando e progettando strategie di presa e rilascio opportune. Dall'altro lato, questi effetti adesivi consentono l'uso di principi fisici non adatti alla manipolazione di macro componenti. In questo ambito, sono stati concepiti, prototipati e testati innovativi sistemi di manipolazione basati sulla depressione, sulle forze elettrostatiche e di capillarità, con particolare attenzione allo sviluppo di opportuni dispositivi di rilascio e sensorizzazione. Inoltre, sono state investigate soluzioni innovative per attuazione e sensorizzazione basate su polimeri elettroattivi (EAP).
Principali progetti di ricerca
REMS
Rete Lombarda di eccellenza per la Meccanica strumentale e Laboratorio esteso, Regione Lombardia (2011-2013)
NET4M
Development of a collaborative network for micro -manufacturing, -assembly and -robotics, FP7-PEOPLE (2011-2015)
BACKOP
Backplane Ottico per Apparati ICT di Alta Capacità, MIUR (2011-2014)
MM&A
Micro Manipulation & Assembly, PRIN2009 MIUR (2011-2013)
ECOIMPATTO
Eco-progettazione di compositi e manufatti ottenuti da plastiche di scarto post consumo, Regione Lombardia (2011-2013)
PLUS
Plastic Lab-on-chips for the optical manipUlation of Single-cells, Progetto Bandiera "La Fabbrica del Futuro" (2013-2014)
Scaffold ceramico (Si3N4-
TiN) per la crescita di
tessuto osseo fabbricato
tramite micro EDM (particolare)
key words
Micro Manufacturing; Micro Robotics; Micro Assembly; Micro EDM; Micro Injection Moulding.
Contatto
Eng. Ph.D. Irene Fassi - Milano
MEDIS Group responsible
irene.fassi [at] stiima.cnr.it
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