Современную жизнь невозможно представить без печатных плат, поскольку они составляют основу любого электронного изделия – их можно найти как в смартфонах, так и в биомедицинских устройствах. Для создания новых электронных приборов многим инженерам, изобретателям и студентам крайне важен быстрый и низкозатратный процесс создания печатных плат. Но обычно на практике все обстоит иначе. Зачастую чертежи печатных плат приходится отправлять на реализацию в специализированные компании, которые находятся заграницей. А в случае, если потребуется внести в плату даже малейшее изменение, этот долгий и затратный процесс нужно начинать сначала.
3D-печать, в свое время, кардинально изменила представление о скорости производства различных устройств и их составных элементов, и теперь длительный процесс создания печатных плат выбивается из общей картины современного прогресса. Более того, неизбежно высокие расходы на изготовление прототипов новых электронных приборов, могут только усугубить ситуацию с уже существующей нехваткой инженеров в России. Подобные финансовые вложения в производство печатных плат могут негативно сказываться на производительности предприятий, которые относятся к малому и среднему бизнесу, и в особенности на работе стартапов. Вместе с тем, долгий процесс создания плат неизбежно приводит к задержке выпуска на рынок новых технологий.
Четыре недавних выпускника Университета Ватерлоо (the University of Waterloo) в Канаде поставили перед собой задачу найти решение этой проблемы. Пройдя долгий путь к своей цели, начинающие инженеры представили миру изобретение Voltera V-One. Устройство представляет собой принтер для печатных плат величиной с ноутбук, который за считанные минуты может преобразовать чертежи в конечный продукт. Больше никаких задержек. Больше никаких дополнительных расходов на отправку заказов заграницу. Это изобретение позволило команде юных инженеров получить почетное звание международного победителя конкурса James Dyson Award 2015.
В Voltera V-One применяются те же принципы быстрого прототипирования, которые лежат в основе 3D-печати. Устройство использует для печати токопроводящие и изолирующие чернила, которые образуют двухслойную печатную плату. Кроме того, в устройстве используется диспенсер с паяльной пастой для нанесения на плату дополнительных компонентов, которые припаиваются к ней при помощи модуля нагрева мощностью 550Вт.
Алрой Алмеида ( Alroy Almeida), соучредитель Voltera, рассказывает о становлении компании: «Когда мы только открыли свою компанию, мы советовались со многими экспертами, которые считали нас чересчур амбициозными и доказывали, что просто невозможно разработать инструмент для быстрого и дешевого создания печатных плат. Мы решили принять этот вызов и доказать, что у нас это получится!»
Аддитивные технологии, которые предполагают формирование детали путем последовательного «наращивания» материала слой за слоем, открыли новые возможности в создании устройств даже для тех, кто раньше ими не обладал. Voltera V-One обладает потенциалом для проведения такой же революции в сфере электроники. Став международным победителем конкурса JamesDysonAward, команда получит премию в размере £30 000 на дальнейшее совершенствование изобретения.
Джезуз Зозайа (Jesús Zozaya), соучредитель Voltera, поясняет важность победы для команды: «Для Voltera наступил решающий момент. Детали для нашего устройства сейчас изготавливаются в Китае, а мы проводим дополнительное тестирование в нашем офисе и на сборочной линии в Канаде. Премия James Dyson Award в размере £30000 поможет нам ускорить производство и улучшить процесс тестирования».
Джеймс Дайсон комментирует свой выбор международного победителя: «Команда Voltera V-One состоит из четырех перспективных выпускников, которые подают большие надежды. Их изобретение упрощает создание электрических приборов и делает их доступнее — особенно для студентов и представителей малого бизнеса. Кроме того, проект сможет вдохновить очень многих начинающих инженеров. А именно это является для меня решающим фактором».
Международные финалисты конкурса James Dyson Award 2015:
Green Fairy, Тайвань
Вей-Лун Хуанг (Wei-Lun Huang), Университет Чунг-Хуа (Chung Hua University)
Проблема: Отходы жизнедеятельности человека, удобрения, навоз, пестициды и моющие средства ежедневно попадают в различные водоемы, тем самым загрязняя их. Подобные вещества содержат азот и фосфор, которые способствуют бурному развитию водорослей.
Это разрушает благоприятную для рыб и растений экосистему в водоемах, так как переизбыток водорослей приводит к недостатку кислорода и солнечного света для фотосинтеза. Помимо этого, кипячение воды перед ее употреблением не уничтожает все токсины полностью. Отравление человека водой с остатками водорослей может вызвать такие негативные последствия как тошнота, раздражение кожи и глаз, гастроэнтерит и повышение температуры. В отсутствии финансирования и необходимых навыков для создания канализационных очистных сооружений, развивающимся странам необходимо более доступное и простое решение проблемы.
Решение: Green Fairy представляет собой систему, состоящую из круглых пластиковых ячеек, в которых содержатся микроорганизмы (Nannocholropsis oculata и Leptolyngbya sp.). Подобные микроорганизмы способны поглощать биогенные вещества в воде, тем самым препятствуя развитию водорослей. Ячейки биоразлагаемы, срок их эксплуатации может регулироваться путем добавления различного количества крахмала. Стоимость Green Fairy составляет менее 10% от расходов на существующие методы решения этой проблемы.
Express Dive, Ирландия
Кэтал Редмонд (Cathal Redmond), Лимерикский университет (University of Limerick)
Проблема: Любители подводного плавания во время отдыха зачастую сталкиваются с тем, что оборудование для ныряния с аквалангом слишком тяжелое, а процесс подготовки к погружению достаточно сложный и занимает много времени. Более того, экипировка аквалангиста требует больших финансовых затрат — стоимость полного комплекта может достигать €3 000. Альтернативой погружению с аквалангом является снорклинг, но в нем используется короткая дыхательная трубка, поэтому он предполагает только плавание под поверхностью воды.
Решение: Система Express Dive помогает преодолеть сложности подготовительного процесса к погружению за счет уменьшения количества и размера компонентов, необходимых для дыхания под водой. При этом значительно снижен вес и размер дыхательного аппарата с подачей воздуха. В отличие от обычных дыхательных трубок для снорклинга, Express Dive позволяет погружаться на значительно большую глубину, поскольку система оснащена отдельным резервуаром с воздухом. Как только запас воздуха начинает заканчиваться, пользователь может просто подняться на поверхность и нажать на кнопку, чтобы снова заполнить резервуар объемом 1 литр. Примерная стоимость готового комплекта — €400.
О команде Voltera V-One
- Команда Voltera состоит из четырех выпускников Университета Ватерлоо, Канада;
- Джезуз Зозайа (Jesus Zozaya, 25 лет), Алрой Амеида ( Alroy Ameida, 25 лет) и Джеймс Пикард (James Pickard, 24 года) — выпускники кафедры «Мехатроника». Катарина Илик (KatarinaIlic, 24 года) — выпускница кафедры «Нанотехнология»;
- Voltera V-One собрал $502 000 с тех пор, как проект был запущен на kickstarter в начале 2015 г.;
- Линия сборки расположена в г.Ватерлоо, Канада. Старт продаж ожидается в конце 2015 г.
Награды
Международный победитель:
- £30 000 студенту или команде студентов;
- £5 000 университету, где учился студент или команда студентов.
Два международных финалиста :
- £5 000 каждому студенту или каждой команде студентов.
