Máy bơm màng thu nhỏ là thành phần quan trọng trong các thiết bị y tế, tự động hóa công nghiệp và hệ thống môi trường, đòi hỏi khả năng kiểm soát chất lỏng chính xác, độ bền và thiết kế nhỏ gọn. Việc tích hợpin 3D đa vật liệuđã cách mạng hóa sản xuất của họ, cho phép tùy chỉnh và tối ưu hóa hiệu suất chưa từng có. Bài viết này khám phá một nghiên cứu điển hình mang tính đột phá do MIT dẫn đầu về in 3D đa vật liệu cho máy bơm màng thu nhỏ, cùng với những đóng góp sáng tạo củaĐộng cơ PingCheng, một công ty hàng đầu về các giải pháp bơm vi mô tiên tiến.

---

1. Phần mềm Foundry của MIT: Cho phép đổi mới thiết kế đa vật liệu

Đi đầu trong cuộc cách mạng này là MITPhần mềm Foundry, một công cụ tiên phong cho thiết kế in 3D đa vật liệu. Được phát triển bởi Phòng thí nghiệm khoa học máy tính và trí tuệ nhân tạo (CSAIL) của MIT, Foundry cho phép các kỹ sư chỉ định các đặc tính vật liệu tạimức độ voxel(điểm ảnh 3D), cho phép kiểm soát chính xác các đặc tính cơ học, nhiệt và hóa học trong một thành phần duy nhất4.

Các tính năng chính của Foundry

• Kiểm soát độ dốc vật liệu: Sự chuyển đổi mượt mà giữa vật liệu cứng và mềm (ví dụ: TPU và PLA) giúp loại bỏ hiện tượng tập trung ứng suất trong các bộ phận của bơm màng.

• Thiết kế hướng đến hiệu suất:Các thuật toán tối ưu hóa việc phân bổ vật liệu cho các mục tiêu như khả năng chống mỏi (quan trọng đối với máy bơm trải qua hàng triệu chu kỳ) và hiệu quả năng lượng14.

• Tích hợp khả năng sản xuất: Tương thích với máy in đa vật liệu như MultiFab, Foundry kết nối thiết kế và sản xuất, giảm thời gian tạo mẫu tới 70%4.

Trong nghiên cứu điển hình của MIT, các nhà nghiên cứu đã sử dụng Foundry để thiết kế một máy bơm màng với:

• Cạnh được gia cố bằng thép không gỉđể đảm bảo tính toàn vẹn về mặt cấu trúc.

• Màng silicon mềm dẻođể tăng cường khả năng bịt kín.

• Kênh polymer dẫn nhiệtđể tản nhiệt trong quá trình vận hành tốc độ cao4.

---

2. Thách thức và giải pháp thiết kế đa vật liệu

Khả năng tương thích của vật liệu

Kết hợp các vật liệu nhưNHẮM(để chống hóa chất) vàpolyme gia cường sợi carbon(để có sức mạnh) đòi hỏi sự liên kết nhiệt và cơ học cẩn thận. Phương pháp tiếp cận dựa trên dữ liệu của MIT, sử dụngTối ưu hóa Bayesianđã xác định được 12 công thức vật liệu tối ưu chỉ trong 30 lần lặp lại thử nghiệm, mở rộng không gian hiệu suất lên 288×1.

Tối ưu hóa cấu trúc

• Tối ưu hóa cấu trúc:Các thuật toán loại bỏ vật liệu có ứng suất thấp, giảm trọng lượng máy bơm 25% trong khi vẫn duy trì khả năng chịu áp suất (-85 kPa)47.

• Kỹ thuật chống cong vênh:Đối với vật liệu chịu nhiệt độ cao như PEEK, nghiên cứu của MIT cho thấy nhiệt độ vòi phun là 400°C và tỷ lệ lấp đầy 60% giúp giảm thiểu biến dạng7.

Nghiên cứu tình huống: Ứng dụng của PinCheng Motor

Động cơ PingCheng đã tận dụng công nghệ in 3D đa vật liệu để phát triểnMáy bơm chân không siêu nhỏ 385, một giải pháp nhỏ gọn cho bao bì công nghiệp. Những cải tiến chính bao gồm:

• Màng loa kép: Một sự kết hợp củaFKM fluoropolymer(kháng hóa chất) vàPEEK gia cường sợi carbon(độ bền cao), đạt 15.000+ giờ hoạt động không cần bảo trì7.

• Thiết kế hỗ trợ IoT: Các cảm biến nhúng theo dõi áp suất và nhiệt độ theo thời gian thực, cho phép bảo trì dự đoán thông qua các thuật toán AI4.

---

3. Ưu điểm của in 3D đa vật liệu trong sản xuất máy bơm

---

4. Hướng đi trong tương lai và tác động của ngành

• Khám phá vật liệu do AI điều khiển: Khung máy học của MIT đẩy nhanh quá trình xác định các hỗn hợp polyme mới, nhắm mục tiêu vào các ứng dụng nhưmáy bơm chống ăn mònđể xử lý hóa học1.

• Sản xuất bền vững: PinCheng Motor đang khám phánhựa nhiệt dẻo có thể tái chếvà mạng lưới sản xuất phi tập trung để giảm thiểu chất thải, lấy cảm hứng từ các dự án như hệ thống “Metaplas” của University College London10.

• Máy bơm thông minh: Tích hợp củavật liệu nhiệt sắc(để kiểm soát chất lỏng phản ứng với nhiệt độ) và polyme tự phục hồi10.

---

Phần kết luận

Sự kết hợp giữa phần mềm Foundry của MIT và chuyên môn kỹ thuật của PinCheng Motor minh họa cho tiềm năng chuyển đổi của công nghệ in 3D đa vật liệu trong sản xuất bơm màng thu nhỏ. Bằng cách tối ưu hóa các kết hợp vật liệu và áp dụng thiết kế do AI điều khiển, công nghệ này giải quyết các thách thức quan trọng về độ bền, hiệu quả và khả năng tùy chỉnh.

Khám phá các giải pháp bơm sáng tạo của PinCheng Motor:
Truy cập trang web chính thức của PingCheng Motorđể khám phá những sản phẩm tiên tiến nhưMáy bơm chân không siêu nhỏ 385và dịch vụ OEM/ODM tùy chỉnh.