MEMS&3D-LAB

Attività

Studio, modellazione numerica, progettazione, caratterizzazione chimico-fisica, di superficie, meccanica, elettronica, affidabilità di micro e nano-sistemi elettro meccanici (MEMS e NEMS). Progettazione e realizzazione di prototipi e di dimostratori per nuove applicazioni.

Le applicazioni dei MEMS, in rapida espansione, riguardano ad esempio i mercati consumer, biomedicale, la meccanica industriale, il monitoraggio strutturale, le nuove frontiere dell’elettronica flessibile.

I promotori del laboratorio lavorano da anni sui temi della progettazione, della modellazione, della caratterizzazione e dell'utilizzo di microsistemi e della fabbricazione tridimensionale.

Il progetto si colloca in sinergia con il progetto Polifab dell’Ateneo, occupandosi delle parti di ricerca e di sviluppo a monte e a valle della produzione con tecniche di micro e nano-fabbricazione (compito di Polifab), costituendo anche un primo esperimento per l’impiego di tecnologie di fabbricazione tridimensionale (stampa 3D anche a basso costo) per la realizzazione e per la personalizzazione di dispositivi funzionanti e di dimostratori appositamente progettati e realizzati.

Le competenze coperte permettono di potenziare la capacità di ideare nuove applicazioni di micro e nano-sistemi in settori quali il monitoraggio a piccola e a grande scala per la riduzione di rischi ambientali, il riconoscimento di oggetti e persone, la nuova frontiera dell’Internet delle cose, supportato dalle nuove tecnologie digitali a basso costo.

Sede

Campus Leonardo:

  • Dipartimento di Ingegneria civile e Ambientale (DICA), edificio 5
  • Dipartimento di Elettronica, Informazione e Bioingegneria (DEIB), edificio 24
  • Dipartimento di Chimica, Materiali e Ingegneria Chimica “Giulio Natta” (DCMC), edificio 6; via Mancinelli 7, 20131 Milano

Campus Bovisa:

  • Dipartimento di Meccanica (DMEC), Campus Bovisa Sud – via La Masa 1, 20156 Milano

Attrezzature

Attrezzature acquistate o in corso di acquisizione con fondi del Politecnico di Milano

  • Macchina Condor Sigma Lite XYZTec per test di taglio (shear) fino a 10 kgf per incollaggi di dispositivi elettronici chiusi e test di trazione/compressione fino a 100 gf. Possibilità di aggiunta di ulteriori teste di carico con sistema rotante. La macchina è dotata di un microscopio 40x, computer e software dedicato. Acquistata, presso DICA
  • Stazione di caratterizzazione di sensori MEMS inerziali e per navigation, completa di generatore di rotazioni, generatore di campi magnetici, generatore di vibrazioni e accelerazioni ad alta frequenza e con controllo (Belotti e Bruell&Kjaer), montata su tavolo anti-vibrante e corredata di unità inerziale di riferimento, strumentazione di misura che copre un range di frequenze fino a 50 MHz (incluso Zurich Instrument Lock-in Amplifier). Acquisti in corso, presso DEIB
  • Telecamera MotionBLITZ EoSens® mini2 ad alta velocità di acquisizione che permette di acquisire immagini di oggetti in movimento a frequenze elevate. In piena risoluzione (3 megapixel) la telecamera permette di acquisire a una frequenza di 523 immagini al secondo. Parzializzando l’acquisizione è possibile ottenere sequenze di immagini a frequenza di acquisizione fino a 200000 immagini al secondo. Grazie a queste caratteristiche e al fatto che la telecamera può essere montata su microscopi disponibili presso questo laboratorio, la MotionBLITZ EoSens® mini2 permette di effettuare analisi dinamiche di fenomeni vibratori ad alta frequenza, compresi i sensori MEMS, ma anche analisi dinamica di sistemi meccanici sia in scala micro, sia in scala macro. Di prossima acquisizione, presso DMEC
  • Macchina di stampa 3D a media risoluzione (DWS System) per stereolitografia – risoluzione sull’asse Z: 10-100 micron, dimensioni del laser spot: 22 micron, oppure 3D bio-scaffolder. Acquistata, presso DCMC
  • Stampante a getto di fluidi funzionali ad alta precisione. I fluidi possibili comprendono le sospensioni di nano-particelle metalliche e i materiali organici con la possibilità di stampare su diverse tipologie di superficie, quali plastica, metalli, silicio e carta. Il sistema include la stampante Dimatix DMP-2800, la cartuccia DMC-11610 compatibile con ogni tipo di fluido e il software di gestione. Caratteristiche tecniche: area stampabile – Spessore substrato < 0.5 mm: 210 mm x 315 mm; spessore substrato 0.5-25 mm: 210 mm x 260 mm; risoluzione tracce: ± 25 μm; supporto del substrato: con sistema a vuoto e controllo della temperatura. Di prossima acquisizione, presso DCMC

Attrezzature messe a disposizione dai Dipartimenti coinvolti nel laboratorio

DICA - Attrezzatura per l’esecuzione di prove statiche e dinamiche su MEMS chiusi e aperti:

  • Probe system with microscope unit. SUSS PM5. SUSS Microtec Test System GmbH
  • Digital capacimeter. Agilent E4980A Precision LCR Meter. Agilent Technologies Inc
  • Oscilloscope. Agilent InfiniiVision 2000 X- series. Agilent Technologies Inc
  • Low noise current amplifier. SR570. Stanford Research Systems, Inc
  • Arbitrary waveform generator. Agilent 33522A. Agilent Technologies Inc
  • System DC Power Supply. Agilent 6614C. Agilent Technologies Inc

DEIB - Attrezzatura per l’esecuzione di prove statiche e dinamiche su MEMS chiusi e aperti; sistema di controllo e di misura della diminuzione di rigidezza meccanica del microsistema per l’esecuzione di prove di fatica; possibilità di controllo della pressione; possibilità di esecuzione di prove su magnetometri mediante generatore di campo magnetico:

  • Rate Table. AC1120S v1.0. ACUTRONIC Switzerland Ltd
  • Lock-in Amplifier. SR830 DSP. Stanford Research Systems, Inc
  • Metallographic Optical Microscope. Axiotron. Carl Zeiss Inc
  • Probe system with microscope unit. SUSS PM5. SUSS Microtec Test System GmbH
  • Semiconductor Device Analyzer. Agilent B1500A. Agilent Technologies Inc
  • Ultra High Vacuum Pump. Pfeiffer TSH 071 E. Pfeiffer Vacuum GmbH
  • Micro Magnetics, Inc. 3- axis Helmholtz coil. Magnetic Field Controller (up to 5 mT, 6 mT and 7 mT on the X, Y and Z axis) with earth field compensation unit

DCMC - Attrezzatura per l’esecuzione di prove di caratterizzazione alla micro e nano scala:

  • XRF – X-ray Fluorescence. Fischerscope® X-Ray XAN
  • Microindentation. FISCHERSCOPE® H100- HCU
  • Scanning Probe Microscopy. SOLVER PRO-M
  • Dip Pen Nanolithography System - NanoInk
  • 5 x Desktop 3D Printers Fusion Deposition Modeling
  • Plasma Reactor – Kenosistec 20X30
  • UV photopolymerization equipment

DMEC - Attrezzatura per l’esecuzione di prove dinamiche e per l’analisi del movimento di MEMS aperti:

  • 1x Electrodynamic shaker DM/PD.005 Unholtz Dickie
  • 20 Laser distance sensors - M5L/10, M5L/20, M5L/200, M5L/400, M7L/20 - MEL Mikroelektronik GmbH
  • 5 x Servoaccelerometer Q-Flex QA-700 Honeywell
  • 6 x Seismic, High Sensitivity, Piezoaccelerometer 393B12 - PCB Piezotronics
  • 12 x Monoaxial Piezoaccelerometer 4508-01 Brüel & Kjaer
  • 6 x Triaxial Piezoaccelerometer 356A02 PCB Piezotronics
  • General purpose Modal Analysis impact hammer 086C03 PCB Piezotronics
  • Modally Tuned® Impulse Hammer w/force sensor and tips 086D05 PCB Piezotronics
  • LaserDoppler VH300 Ometron
  • Linear Motor and Control Unit 1FN1 186 – 5AC71 – 0AA0 (motor) - Sinumerik 840 D – Simodrive 611 D (control) - Siemens
  • Laser Doppler 2D scanning vibrometer Polytec PSV400+OFV5000 VD04 BPS
  • Thermo-vacuum chamber - Varian Vacuum rotary pump

Servizi forniti

Le attrezzature sperimentali sono a disposizione dei gruppi di ricerca dell’Ateneo che ne facciano richiesta per l’esecuzione di prove sperimentali.

Modalità e costi di accesso alle attrezzature

Costi di accesso alle attrezzature per ricercatori del Politecnico di Milano da valutare in base al progetto di ricerca e all’utilizzo delle attrezzature.

Punto di contatto
Alberto Corigliano
alberto.corigliano(at)polimi.it 
Tel. + 39.02.2399.4244

Comitato di gestione

  • Alberto Corigliano (DICA)
  • Giacomo Langfelder (DEIB)
  • Luca Magagnin (DCMC)
  • Alfredo Cigada (DMEC)