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 e della robotica miniaturizzata.

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, il riconoscimento di oggetti e persone, la nuova frontiera dell’Internet delle cose, i nuovi sviluppi legati alla micro-robotica in particolare flessibile.

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 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
• Sistema vibrante TIRAvib TV 51120, vibratore a magneti permanenti, raffreddato ad aria, completo di Supporto per posizionare la direzione di eccitazione.

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

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

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
Prof. Bernasconi Roberto (DCMC)

• Raffaella Suriano (DCMC)

• Valentina Zega (DICA)

• Giacomo Langfelder (DEIB)

• Roberto Bernasconi (DCMC)

• Alfredo Cigada (DMEC)