3D-tulostuksella mekaanisia logiikkaportteja

Lawrence Livermore National Laboratoryn tutkijat ja insinöörit yhdistävät mekaanisen tietojenkäsittelyn ja 3D-tulostuksen pyrkimystä luoda tekniikkaa, joka reagoi ympäristössään tapahtuviin muutoksiin. Kuvassa mallikappaleineen vasemmalta lukien ovat Julie Jackson Mancini, Logan Bekker, Andy Pascall ja Robert Panas.

Tietotekniikan historiassa loogisia toimintoja toteutettiin aikoinaan mekaanisesti hammasrattailla tai ohuilla sahateräksen liuskoilla.

Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) -tutkijat ja insinöörit yhdistävät menneisyyttä nyt 3D-tulostustyöstön kanssa pyrkimyksenä luoda ”aistivia” materiaaleja, jotka voivat reagoida ympäristön muutoksiin esimerkiksi olosuhteissa joissa elektroniikka tuhoutuu, kuten korkea säteily, lämpö tai paine.

Yhteistyössä Kalifornian yliopiston ja Los Angelesin (UCLA) tukijoiden kanssa he tuottivat kolmiulotteisia tulostettuja mekaanisia logiikkaportteja.

Mekaaniset logiikkaportit, jotka eivät ole yhtä tehokkaita kuin tyypilliset tietokoneet, voivat olla hyödyllisiä vihamielisissä ympäristöissä, kuten Venuksessa tai pienitehoisissa tietokoneissa, jotka on tarkoitettu selviytymään ydin- tai sähkömagneettisista pulsseista.

”Suunnitelma ei rajoitu mittakaavaan”, toteaa tutkimuksen vetäjä Andy Pascall. ”Voimme ulottua muutamasta mikronista niin suureen kuin tarvitaan ja se voidaan prototyypittää nopeasti. Tämä olisi vaikeaa ilman 3D-tulostusta.”

Tutkimustyössä suunniteltiin erityiset nurjahdukseen perustuvat portit, jotka mahdollistavat rakenteen esiohjelmoinnin tai informaation tallennuksen. Kun niitä ketjutetaan, niin stimuloitaessa liipaistaan kokoonpanon kaskadi, jota voidaan käyttää mekaanisten loogisten laskelmien suorittamiseen ilman ulkoista käyttöenergiaa.

Monilla mekaanisilla logiikoilla on huomattavia rajoituksia, jotka liittyvät valmistukseen. Nyt tutkijoiden käyttöönottamat joustavat rakenne-elementit ja 3D-printtaus muuttavat logiikkarakenteen yhteensovittamista.

Hienoimmillaan 3D-tulostusprosessi tapahtui kahden fotonin stereolitografialla, jolla saatiin aikaan portteja alle mikronien mitoilla. Niiden sijoittamisessa paikoilleen ja kytkimien aktivointiin käytettiin optisia pinsettejä.

Tutkijat uskovat, että teknologiaa voidaan käyttää suunnittelemaan turvallisia, henkilökohtaisia ohjausjärjestelmiä, ja että suunnitelmat on tarkoitus vapauttaa avoimena lähdekoodina.

Teknologia voisi myös olla opetusväline opiskelijoille, jotka voisivat tulostaa omia logiikkaporttejaan kaupallisten 3D-tulostimien avulla ja oppia, miten tietokone toimii.

Aiheesta aiemmin:

Valolla ohjattavia moottoreita ja roottoreita

Kytkeä biologiaa elektroniikan kanssa