МЭМ устройства путем СЛС - фильтры, мембаны, каталитические вставки

Градиентные фильтрующие элементы и мембраны:

Нами были изучены условия послойного синтеза гомогенных и гетерогенных мезо- устройства из метал-полимерных и металлических порошковых композиций с целью создания пористых фильтрующих элементов и/или мембран. Были определены параметры процесса СЛС/П, возможности компьютерного моделирования структуры фильтра (САПР дизайн), влияние состава и размеров порошковых композиций на "тонкую структуру" наших изделий. Нами разработаны общие методологические подходы по поиску оптимальных режимов функционально-градиентных (ФГ) фильтрующих элементов. Выявлены преимущества и недостатки послойного подхода (СЛС-П) для производства пористых MEMS-NEMS изделий.

Трехмерные фильтрующие элементы, материал - Inox 316L . /ENISE ©/


Регулярная структура пор (типа - квадрат).	Нерегулярная структура пор (САПР дизайн).

Нами предложено использование пористых объектов в качестве фильтрующих элементов (дозирующих устройств) гидрозащиты погруженных электроцентробежных насосов. Основным требованием, предъявляемым к таким фильтрам является низкая проницаемость по жидкости (нефть, масло) и высокая проницаемость по газам. Работать такие фильтры должны в агрессивных условиях скважин (высокие температуры и давления, трибологический и коррозионный износ). Лабораторные и полевые испытания показали уникальные параметры наших фильтров по целому ряду показателей.

Внешний вид фильтров для нефтяной и газовой промышленности /СФ ФИАН ©/. Материал - МПК. Мощность ЛВ Р = 10 Вт, скорость сканирования - 11,5 см/с. С лева на право свойства фильтров изменяются по высоте:

Гомогенные фильтры: 1) размер фракции МПК 63...100 мкм, приращение между слоями h = 200 мкм; 2) 100...160, h = 200 мкм; 3) 63...100 , h = 100 мкм; 4)<50 мкм, h=200 мкм.

Гетерогенные фильтры: 1) размер фракции МПК 63...100, приращение между слоями h = 200 мкм , (видно, 9 белесых пятен на поверхности- там были ине условия СЛС); 2) 63...100 = const, изменялась от слоя к слою величина приращения – h = 100, 150, 200, 250, 300..; 3)изменялся от слоя к слою размер фракции <50, 50...63, 63...100, 100...160 мкм, h = 200 мкм = const.

Оптимизация тонкой пористой структуры в рамках СЛС и СЛП

Проведены исследования условий лазерного спекания /стенд по СЛС в СФ ФИАН/ и плавления /установка PHENIX-100, ENISE, France/) "тонких пористых структур" фильтров /мебран/ по следующим направлениям:

Точность воспроизведения единичного вектора прохода ЛИ;
Точность воспроизведения углов в изделии;
Возможность воспроизведения минимально тонких стенок изделия;
Точность лазерного синтеза фильтров с каналами по заданному направлению протока;
Возможность создания функционально-градиентных фильтрующих элементов.

СЛС (СФ ФИАН©), МПК, скорость скан. V = 8,5 см/с, пятно ЛВ d = 300 мкм.
СЛП (ENISE©),Inox 316L

Точность воспроизведения углов

Точность синтеза фильтров с каналами по заданному направлению

Точность воспроизведения единичного вектора и минимально тонких стенок

Было показано, что ФГ-Структуры и градиент свойств создаваемых методом СЛС/П фильтров возможно реализовать в очень узком диапазоне параметров синтеза (задача многопараметрическая!). Существуют реальные возможности по управлению (до процесса синтеза, т.е. на стадии САПР) градиентом свойств фильтров и мембран.