3D打印革命電子元器件生產(chǎn)

      3D打印技術(shù)市場(chǎng)正逐步擴(kuò)大，而3D打印技術(shù)也隨之發(fā)展。各種行業(yè)3D打印隨之出來(lái)，但材料卻令人犯難。近日，哈佛大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出新型多材料復(fù)合打印頭，節(jié)省了資源。
　　3D打印技術(shù)正在革新輕質(zhì)結(jié)構(gòu)、軟體機(jī)器人和柔性電子元器件AVX鉭電容的生產(chǎn)，但這項(xiàng)技術(shù)難以打印多種材料融合在一起的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。要打印一個(gè)柔性器件，3D打印機(jī)必須能夠從一種柔性材料無(wú)縫過(guò)渡到另一種剛性材料，其中柔性材料保證可穿戴應(yīng)用，剛性材料則提供電子元器件KEMET鉭電容。此外，還需要能夠用多種不同導(dǎo)電率和電阻率的油墨打印出嵌入式的電子鉭電容電路，且能在這些不同的材料中做到精確切換。在要打印的物件中集成上不同的材料和性能，將是3D打印技術(shù)的下一個(gè)技術(shù)前沿。

　　為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，哈佛大學(xué)的研究人員設(shè)計(jì)出新型多材料復(fù)合打印頭，能夠混合并打印高濃度高粘度的油墨，在打印過(guò)程中還能實(shí)現(xiàn)成分和幾何結(jié)構(gòu)的同步控制。這些新型打印頭使用能夠主動(dòng)混合并快速切換材料的噴嘴，可以在快速打印中改變材料成分，為可穿戴設(shè)備、軟體機(jī)器人以及電子元器件鉭電容、貼片電容電阻、貼片二三極管、MOS管的整體打印鋪平了道路。

　　包含多種材料物件打印的基礎(chǔ)是將多種復(fù)雜的油墨混合。然而當(dāng)前大部分的混合方式是被動(dòng)的，兩股油墨液體匯合到一個(gè)通道進(jìn)行擴(kuò)散混合，這種方法對(duì)于低粘度油墨很有效，但對(duì)于諸如凝膠這樣的高粘度液體是無(wú)效的，尤其是在油墨量小且打印時(shí)間短的情況下。

　　為了解決這一難題，哈佛大學(xué)研究人員設(shè)計(jì)出一款新型的使用主動(dòng)混合裝置的復(fù)合材料打印頭。這種主動(dòng)混合裝置在噴嘴內(nèi)安裝了旋轉(zhuǎn)葉輪，能夠高效地混合多種復(fù)雜的油墨液體。

　　研究團(tuán)隊(duì)用這種主動(dòng)混合打印頭做了一些驗(yàn)證試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明這種打印頭能夠?qū)⒂袡C(jī)硅彈性體無(wú)縫打印到由柔性材料和剛性材料組成的梯度結(jié)構(gòu)中。這種結(jié)構(gòu)可能在柔性電子元器件AVX鉭電容、可穿戴設(shè)備以及軟體機(jī)器人上取得應(yīng)用。此外還打印了一些互相發(fā)生反應(yīng)的材料，例如由兩部分組成的環(huán)氧樹(shù)脂，當(dāng)兩個(gè)部分混合后會(huì)迅速變硬。最后，研究人員實(shí)驗(yàn)證實(shí)可以將導(dǎo)電和高貼片電阻的油墨按需混合，實(shí)現(xiàn)在打印出的物品中嵌入電子KEMET鉭電容電路。

　　該研究團(tuán)隊(duì)近期還設(shè)計(jì)出另一款打印頭，能夠用一個(gè)噴嘴實(shí)現(xiàn)多種油墨的快速切換，消除由材料切換導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)缺陷。此前多種油墨切換需要使用多個(gè)噴嘴，而這種噴頭只用一個(gè)噴嘴，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)按需啟動(dòng)和停止墨水。

　　這些具備主動(dòng)混合能力以及快速切換材料能力的打印頭為3D打印多種材料做出了重要的推動(dòng)。人們可以用程序在微觀尺度上控制材料的成分和結(jié)構(gòu)，為通過(guò)設(shè)計(jì)創(chuàng)建新材料開(kāi)辟了一條新道路。