Laboratrio de Micromanufatura - LMI



O Laboratório de Micromanufatura (LMI) tem como objetivo projetar, fabricar, caracterizar e testar componentes, dispositivos e sistemas em escala micrométrica, aplicados nos mais variados ramos de atividade.

Também fazem parte desse escopo a otimização e miniaturização de processos, além do suporte e consultoria à Indústria em temas referentes à micromanufatura.

Veja nesta página:







SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS


  • Serviços tecnológicos especializados em Metrologia
- Caracterização e avaliação dimensional de macro e micro engenharias
- Inspeção não destrutiva por Tomografia Computadorizada por Raios X
 
  • Serviços tecnológicos especializados em Microusinagem
- Microusinagem de dispositivos e peças com centro de usinagem de cinco eixos
- Microusinagem de dispositivos e peças com máquina de corte a laser
 
  • Pesquisa e Desenvolvimento 
- Intensificação de processos químicos e biotecnológicos via Miniaturização
- Plataformas de sensores
- Microcomponentes e microsistemas eletromecânicos - MEMS







PROJETOS


1. Microdispositivos coletores de energia piezelétricos

Descrição:
O objetivo do projeto é desenvolver microdispositivos piezelétricos capazes de captar energia vibracional disponível, como a associada ao movimento de uma ponte ou ao caminhar de uma pessoa, e transformá-la em energia elétrica, gerando uma potência na faixa de µW-mW.
Transdutor piezelétrico (à esq. na imagem), montado sobre excitador eletromecânico (estrutura escura na parte inferior da foto). É possível notar a vibração do coletor imposta pelo suporte de alumínio movido pelo excitador (o movimento do suporte, substancialmente menor, não é registrado na imagem).
 
Objetos de estudo neste projeto:
  • Utilização do método de otimização topológica
  • Pastas e substratos piezelétricos para eletrodos e proteção vítrea
  • Fabricação do dispositivo
  • Caracterização dos coletores de energia
  • Integração de circuito eletrônico para gerenciar e armazenar energia
 
Parceria:
Este projeto é realizado em parceria com o Laboratório de Ensaios Mecânicos e Elétricos (LEME) do IPT e com o Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos (PMR), da POLI-USP.

Instituição financiadora: IPT
 

2. Protótipo de produção de fármacos nanoencapsulados em escala contínua, baseado em dispositivos microfluídicos
Bancada para desenvolvimento de protótipo para produção de fármacos nanoencapsulados utilizando a tecnologia de microfluídica, com microdispositivos fabricados em LTCC (projeto FINEP). Tal protótipo permitirá a produção em escala contínua de um fármaco nanoencapsulado em matriz polimérica, sendo empregados ativos com ação antibacteriana (Eritromicina e Hidrocortisona), os quais podem ser utilizados no tratamento de ulcerações cutâneas decorrentes da hanseníase.
 
 
Descrição:
Este projeto visa ao desenvolvimento de um protótipo para a produção de fármacos nanoencapsulados em escala contínua empregando dispositivos microfluídicos construídos em cerâmica tipo LTCC. É parte do projeto o desenvolvimento e caracterização desses dispositivos e a análise das nanopartículas produzidas.
 
Objetos de estudo neste projeto:
  • Fabricação de dispositivos microfluídicos em LTCC
  • Fabricação de nanopartícula utilizando o processo de
  • emulsificação/difusão e extração de solvente
  • Caracterização de nanopartículas

Parceria:
Este projeto é desenvolvido em parceria com a PAIB – Polyanalytik International Brasil.

Instituição financiadora: FINEP
 

3. 
Biossensor para detecção de bactéria causadora da corrosão

Descrição:
Este trabalho é parte do Projeto integrador Bionano: “Bionano-on-chip” e está sendo desenvolvido em conjunto com o Laboratório de Processos Químicos e Tecnologia de Partículas (LPP) e o Laboratório de Biotecnologia Industrial (LBI), ambos do IPT.

O projeto tem como objetivo desenvolver um protótipo funcional de um biossensor capaz de detectar bactérias causadoras de corrosão. Um sensor é desenvolvido através da preparação de uma superfície adequada para a imobilização de anticorpos específicos, capazes de reconhecer as bactérias alvo.
Plataforma de desenvolvimento de um Biossensor
 

Arranjo experimental para testes na etapa de reconhecimento do antígeno, usando espectroscopia de impedância com eletrodos impressos modificados.
 

Objetos de estudo neste projeto:
  • Funcionalização de superfície com material biológico
  • Produção e caracterização de anticorpo
  • Desenvolvimento de microsensor

Parceria:
Além dos laboratórios do IPT citados acima, este projeto conta também com a colaboração do Laboratório de Eletroanalítica, do Instituto de Química da UNESP de Araraquara.

Instituição financiadora: IPT
 

4. Microatuadores eletrotermomecânicos em substratos metálicos para aplicação em micromanipulação

Descrição
:
Este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de microatuadores eletrotermomecânicos (ETM) para utilização em micromanipulação, projetados com o auxílio de otimização topológica, que sejam capazes de manusear estruturas, inclusive biológicas, da ordem de 50 μm de diâmetro.
Imagem ampliada de uma das micropinças eletrotermomecânicas desenvolvidas no projeto. A complexa geometria foi determinada através de otimização topológica em parceria com pesquisadores da USP. O comprimento da pinça é de aproximadamente 3 mm. A ampliação possibilita a avaliação do processo de fabricação por laser e da montagem.
 

Objetos de estudo neste projeto:
  • Método de otimização topológica
  • Características de substratos metálicos
  • Metologia de fabricação de microdispositivo utilizando laser
 
Parceria:
Este projeto é realizado em parceria com o Laboratório de Ensaios Mecânicos e Elétricos (LEME) do IPT e o Departamento de Engenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos da Poli - USP.

Instituição financiadora: MCTIC e IPT

 


5. Microssistemas cerâmicos LTCC para miniaturização de processos químicos aplicados à fabricação e processamento de nanopartículas e nanomateriais
Vista de dispositivo microfluídico em LTCC, empregado para emulsificação/difusão de solvente no processo de fabricação de nanocapsulas. Outros módulos microfluídicos podem ser fabricados, tais como, misturadores, microrreatores, trocadores de calor, aquecedores em fluxo e condensadores.
 
 
Projeto de doutorado de Houari Cobas Gomez
Orientador: Professor Antonio Carlos Seabra (POLI-USP)
Coorientador: Mario Ricardo Gongora Rubio (IPT)

Descrição:

Este projeto tem como objetivo o desenvolvimento de dispositivos em LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics) compostos de módulos funcionais e que aperfeiçoem o desempenho de processos químicos. Os dispositivos desenvolvidos serão testados na miniaturização de processos de fabricação e processamento de nanopartículas e nanomateriais.

Objetos de estudo:
  • Concepção de dispositivos LTCC
  • Aperfeiçoamento de desempenho de processos químicos
  • Processos de fabricação e processamento de nanopartículas
  • Processos de fabricação e processamento de nanomateriais
 
Instituição financiadora:
CAPES e IPT


6. Microfresamento: estudo e aplicação do processo

Projeto de Mestrado de Tiago Cacossi Picarelli
Projeto participante do Programa Novos Talentos do IPT
Orientador: Professor Professor Klaus Schützer (UNIMEP)
Co-orientador: Luciana Wasnievski da Silva de Luca Ramos (IPT)
Centro de microusinagem CNC vertical KERN EVO com 5 eixos de movimento, comando HEIDENHAIN iTNC530 e Highspeed de 50.000 rpm. Possui um sistema de medição de ferramentas a LASER, PROBE para medição de peças por contato com transmissão por infravermelho e trocador automático de ferramentas com 32 posições. A estrutura da máquina em granito polimérico garante a absorção de vibrações e baixa sensibilidade a variações de temperatura. Utilizada para microusinagem de precisão de peças com geometrias complexas; tolerância de posicionamento ±1,0 µm; precisão de usinagem em 3 eixos ± 2,0 µm e rugosidade superficial de Ra < 0,1 µm.
 

Descrição:
Este projeto tem como objetivo estudar e elaborar estratégias de microusinagem que resultem em superfícies metálicas com diferentes rugosidades. As estratégias são elaboradas a partir da variação de parâmetros de usinagem, tais como: a rotação da ferramenta, avanço de corte, profundidade de corte, ferramenta utilizada e outros.

Objetos de estudo:
  • Microusinagem de rugosidades
  • Parâmetros de microusinagem e suas influências particulares

Parceria:
Projeto realizado em parceria com o Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura da Faculdade de Engenharia, Arquitetura e Urbanismo (Feau), da Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP).

Instituição financiadora: CNPq e FIPT 


7. Otimização do processo de microfresamento

Microferramenta para usinagem de precisão montada no Mandril HSK E25 fixada no Spindle de alta rotação do centro de microusinagem CNC Kern
 

Descrição:
Este projeto propõe a investigação da cadeia de manufatura de alta precisão a partir da modelagem digital de micropeças até a avaliação da sua qualidade final, focalizando na produção de micro-moldes em aço, tendo como objetivo o desenvolvimento de estratégias de microusinagem e fabricação para microestruturas.
O projeto busca a geração de conhecimentos e de soluções para a inovação em aspectos críticos do processo de microfresamento, concentrando na produção de moldes microestruturados e focalizando no aprimoramento da produtividade e da eficácia no avanço de estratégias para otimização e qualidade do processo. Tais oportunidades auxiliam usuários do microfresamento, a alcançar níveis mais altos de qualidade nas superfícies usinadas, melhores tolerâncias de fabricação e menores tempos de processo com menor desgaste em máquinas e ferramentas.

Objetos de estudo neste projeto:
  • Otimização do planejamento e da simulação do processo de corte aplicado à fabricação de peças com microestruturas.
  • Aprimoramento do setup de processo e dos parâmetros na microusinagem.
  • Investigação, validação e desenvolvimento de estratégias nos processos de medição para microestruturas.
  • Uso de simulação para análise e suporte sistemático da otimização do processo de microusinagem.

Parceria:

Este projeto é uma proposta conjunta entre o IPT e o IWF - Institute for Machine Tools and Factory Management, da Universidade Técnica de Berlin (TU-Berlin), no contexto do Programa BRAGECRIM ( Iniciativa Brasil-Alemanha para Pesquisa Colaborativa em Tecnologia de Manufatura) . São também parceiros o Laboratório de Sistemas Computacionais para Projeto e Manufatura – SCPM da Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP) e a Universidade Federal do ABC (UFABC).

Instituição financiadora:
CAPES e DFG




INFRAESTRUTURA


Microusinagem:
  • Microfresamento e microusinagem em centro de usinagem de cinco eixos
  • Microperfuração, microtexturização e microusinagem a laser

 
  • Equipamentos - Microusinagem
 

Equipamentos:
– Centro de usinagem KERN Evo
  • Área de usinagem: X = 300 mm; Y = 280 mm; Z = 250 mm
  • Usinagem em até 5 eixos simultâneos, 3 lineares e 2 rotativos
  • Máximo desvio de posicionamento Pa: ± 0.5 µm (VDI/DGQ 3441)
  • Rugosidade de acabamento: Ra < 0,1 µm
  • Velocidade de rotação: 500 – 50.000 RPM
  • Potência máxima: 6,4 kW
  • Sistema Laser medição ferramentas (BLUM)
  • Probe para medição de peças (M&H)
  • Comando HEIDENHAIN iTNC530
  • Materiais: metálicos, cerâmicos, poliméricos
 

– OXFORD Lasers E355 System
  • Área de usinagem: X = 500 mm; Y = 300 mm; Z = 150 mm
  • Usinagem em até 4 eixos, 3 lineares e 1 rotativo
  • Comprimento de onda do laser: 355 nm
  • Potência do laser: 14 W @ 40 Khz
  • Resolução de posicionamento: X e Y = 0,1 µm; Z = 1 µm
  • Máximo desvio de posicionamento: X e Y = ±1 µm; Z = ±8 µm
  • Rugosidade de acabamento: Ra < 0,1 µm
  • Materiais: desde diamantes até polímeros macios

– LPKF ProtoLaser U3
  • Área de usinagem: X = 229 mm; Y = 305 mm; Z = 7 mm
  • Usinagem em 3 eixos lineares
  • Comprimento de onda do laser: 355 nm
  • Potência do laser: 6 W @ 40 KHz
  • Resolução no scanfield: 2 µm
  • Materiais: metálicos, cerâmicos, LTCC (green tape), flexíveis e semi-fexíveis, entre outros


Metrologia Avançada
  • Avaliação dimensional de macro e micro engenharias
  • Avaliação de estruturas internas de forma não destrutiva por meio de Tomografia Computadorizada por raios X
 
  • Equipamentos - Metrologia Avançada
 
Equipamentos:


– Werth VideoCheck IP 400
  • Máquina de medição por coordenadas multissensor
  • Medição ótica (Werth Image Processing)
  • Medição com ponta de prova (Renishaw SP25)
  • Medição por ponto laser (Werth Laser Probe)
  • Medição de contornos por toque (Werth Contour Probe)
  • Faixa de medição: X = 400 mm; Y = 200 mm; Z = 250 mm
  • Resolução da escala: 0,1 µm
  • Peso máximo da amostra: 40 kg
  • Erro máximo admissível (resultados de calibração): E1 (1.4 + L/250) µm; E2 (1.8 + L/300) µm; E3 (3.5 + L/150) µm
 

– Werth ScopeCheck MB
  • Máquina de medição por coordenadas multissensor
  • Medição ótica (Werth IP 40)
  • Medição com ponta de prova (Renishaw SP25)
  • Medição por varredura laser (Werth LLP)
  • Faixa de medição: X = 800 mm; Y = 1500 mm; Z = 700 mm
  • Resolução da escala: 0,1 µm
  • Peso máximo da amostra: 1000 kg
 

– Werth VideoCheck UA
  • Máquina de medição por coordenadas multissensor
  • Medição ótica (Werth Image Processing)
  • Medição com ponta de prova de fibra ótica 2D (Werth Fiber Probe)
  • Medição com ponta de prova de fibra ótica 3D (Werth Fiber Probe 3D)
  • Faixa de medição: X = 400 mm; Y = 400 mm; Z = 250 mm
  • Resolução da escala: 0,001 µm
  • Peso máximo da amostra: 50 kg
  • Erro máximo admissível (valores do fabricante): E1 (0,35+L/900) µm; E2 (0,5+L/600) µm; E3 (0,75+L/500) µm
 

– Werth TomoScope HV Compact
  • Máquina de medição por coordenadas multissensor
  • Medição ótica (Werth IP 40)
  • Tomografia Computadorizada de raios X
  • Medição com ponta de prova (Renishaw SP25)
  • Medição com ponta de prova de fibra ótica 2D (Werth Fiber Probe)
  • Faixa de medição: diâmetro = 350 mm; altura = 350 mm
  • Resolução da escala: 0,1 µm
  • Máxima resolução para tomografia: 5 µm
  • Peso máximo da amostra: 40 kg
  • Erro máximo (resultados de calibração): E1 (2.5 + L/120) µm; E2 (2.9 + L/100) µm; E3 (4.5 + L/75) µm
 
 
Processos em LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics)
  • Usinagem, serigrafia, laminação, sinterização e montagem
 
  • Processos em LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics)
 


Microfabricação em Sala Limpa

  • Fotolitografia
  • Deposição de filmes finos e espessos
  • Corrosão seca
  • Processos úmidos
  • Microscopia e metrologia
  • Processamento de wafers
 
  • Microfabricação em Sala Limpa
 





USUÁRIOS

Usuários interessados na utilização dos equipamentos do LMI deverão entrar em contato com o pesquisador Dr. Mário Gongora, através do e-mail gongoram@ipt.br.

Por favor, utilize no assunto do email: USUÁRIO SOLICITA ACESSO AO LMI

Informe no corpo do email
 
  • Nome do solicitante:
  • Empresa:
  • Função na Empresa:
  • Instituição de Pesquisa ou Ensino/Departamento:
  • Link do currículo Lattes:
  • Título do Projeto:
  • Resumo do Projeto: (máximo 400 caracteres)
  • Agência Financiadora:

As propostas recebidas serão analisadas em fluxo contínuo.

 
Mais sobre este centro
 
Contatos
  • Laboratrio de Micromanufatura - LMI
  • lmi@ipt.br
    Tel.: (11) 3767-4333