構造電子3Dプリント技術の国内研究開発が進行中

この投稿は、Little Soft Bear によって 2016-12-5 11:31 に最後に編集されました。

3Dプリンティングは、製造プロセスの高速化や構造の複雑さの制限がないなどの技術的特徴を備えているため、単一部品、多品種、小ロットの電子製品の開発や、従来の製造方法では実現が難しい構造電子製品の開発に特に適しています。 Antarctic Bearが以前報じたMengzhimoチームが開発した回路3Dプリンターは、複雑な回路を印刷できる。
構造電子製品の製造分野では、アメリカの企業であるオプトメックがエアロゾルジェット3D印刷技術を少量生産に応用しています。この技術を使用して湾曲したコンフォーマルアンテナを3D印刷したり、AR電子デバイスをメガネに直接印刷したりすることが代表的な用途です。では、国内の企業や研究機関は3Dプリント構造電子製品の製造分野でどの程度発展しているのでしょうか？
画像: Optomec コンフォーマルアンテナ
ベース構造とワイヤーは交互に印刷されます

構造エレクトロニクスとは、特定の三次元空間レイアウトに従って基板構造上に取り付けられたり埋め込まれたりした回路や電子部品によって形成される三次元電気構造を指します。電気部品が立体的な空間レイアウトになっているため、電子製品のスペース利用率が向上し、容積が削減されます。代表的な構造電子製品としては、表面コンフォーマルアンテナ、スーパーセンサー構造電子デバイス、耐圧構造電子デバイスなどがあります。

従来の構造電子機器の製造工程では、回路は2次元の薄板である基板に取り付けられており、回路は2次元にしか配置できないため、新しい構造電子機器を製造することが困難でした。構造型電子デバイスを製造するための新しい方法の一つに、フレキシブルな平板に回路を印刷し、平板を曲げることである程度の立体的な大きさを得るという方法があります。しかし、この方法は本質的には2次元印刷であり、板に垂直な方向に回路を自由に設計・製造することはできません。作られるのは本質的に2次元または2.5次元の構造です。

構造的電子デバイスを製造するためのもう一つの新しい方法は、SLA 技術を使用して 3 次元マトリックス構造を 3D プリントし、その後、直接書き込みプロセスを使用してマトリックス構造の外表面に導電回路を製造することです。この方法では3次元マトリックス構造が用いられているが、回路はマトリックス構造の外面上にのみ存在し、依然として2次元回路の組み合わせであり、3次元空間での任意の配置は実現されていない。では、革新的なプロセスを使用して、新しい3次元構造の電子機器の製造を実現することは可能でしょうか?西安交通大学は、配線と基板を同時に印刷する3Dプリント技術により、構造電子製品を3次元空間に任意に配置することを実現した。

他の3Dプリント製品と同様に、3Dプリントの前に、まず構造電子製品の性能要件に応じて、電子デバイス内の回路の空間分布と印刷基板の幾何学的寸法を設計する必要があります。製品モデリングが完了したら、3Dモデルを階層化して各層セクションの材料分布を取得し、プリントヘッド統合デバイスと作業プラットフォームの相対的な動作プログラムを作成します。

次に、製品性能要件を満たすワイヤ印刷材料とマトリックス構造印刷材料を使用して、構造電子製品の 3D 印刷を実行します。ワイヤー印刷材料には、銅スズ合金、銀スズ合金、スズ鉛合金などの低融点金属ワイヤー、ナノ銀イオンゲル溶液や導電性ポリマーハイドロゲルなどの導電性インク、アルミニウム粉末や銅粉末などの金属粉末の3つの異なる形態があります。マトリックスの 3D プリント材料は、ABS、PLA、および PEEK 絶縁ポリマーフィラメントです。

印刷時には、まずベース3Dプリント材料とプリントヘッドを介してベース部分の3Dプリントが完了し、その後、ワイヤ材料のプリントヘッドに切り替えてワイヤ部分の3Dプリントを実行します。上記の 3 つのワイヤ材料のどれが使用されるかに関係なく、ワイヤ材料はプリントヘッドを介して 3D プリントされたベース構造に堆積されます。基板構造とワイヤの層の印刷が完了すると、ワークベンチは 1 層の厚さを落とし、基板とワイヤの印刷プロセスを繰り返し、すべての基板構造とワイヤが印刷されて構造エレクトロニクスが得られるまで続けます。

最後に、中国の孟志摩社が、さらに先進的で40万人民元の液体金属回路3Dプリンターを発明したことは特筆に値します。このマシンは、Antarctic Bear 3D Printing Mall で発売されました。

Antarctic Bear は、3D プリントのプロフェッショナルメディアプラットフォームです。クリックしてウェブサイト http://www.nanjixiong.com/ にアクセスしてください。
出典: 3D Science Valley 詳しい情報:
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