DIW+FDM、サイモンフレーザー大学の研究者がデュアルロボットアームを使用して3D構造の電子機器を印刷

DIW+FDM、サイモンフレーザー大学の研究者がデュアルロボットアームを使用して3D構造の電子機器を印刷
2022年12月6日、アンタークティックベアは、カナダのサイモンフレーザー大学のエンジニアがデュアルロボットアームを使用して3D構造電子製品を印刷する方法を開発したことを知りました。
具体的には、この技術では、1 台のロボットがスラリーベースの直接インク書き込み (DIW) 方式を使用して印刷し、もう 1 台のロボットが FDM 方式を使用して印刷し、2 台のロボット アームが並んで動作して 3 次元電子機器を製造します。
この研究は、「多方向ロボット 3D 印刷による 3D 構造エレクトロニクスの実現」というタイトルの論文として、Advanced Materials Technologies 誌に掲載されました。

関連論文リンク: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/admt.202201349
6 軸 ABB ロボット アームが PLA プラスチックの層を堆積し、構造の主要なマトリックスを形成しました。 ABB は Typhoon のフィラメント エクストルーダーを使用します。
印刷物内の導電トラックを形成する媒体は未硬化の銀ペーストで作られており、別の 6 軸 Fanuc ロボット アームによって塗布されます。スラリーは、Fanuc に搭載された Musash DIW プリントヘッドから印刷されました。
銀ペースト用と PLA 用の 2 つのロボットアーム。 (画像提供: サイモンフレーザー大学)
この装置は、プラスチック層を印刷した後、プラスチック表面に銀ペーストを印刷することもできます。追加のプラスチック層を銀の上に堆積させて機能的な埋め込みセンサーを形成することができ、印刷されたトラックは交差することなく交差することができます。
加熱されたプラスチックが押し出されたペーストと接触すると、ペーストは急速に固まります。研究者はこのプロセスを自動焼結と呼んでいます。トラックは 10 mm あたり 14.5 Ω の最小抵抗で硬化されます。
デュアルロボット<br /> このデュアルアーム印刷方法は自由度が高く、FDM 印刷で一般的なサポート材料を使用せずに複雑な構造設計を製造することが可能になります。原理的には、より高密度の回路も可能になり、容積スペースが限られている場合に有利になります。
印刷プロセス中、銀ペーストの導電性は高温の PLA から伝達されるエネルギーに依存し、これは FDM 印刷パラメータに依存します。これらのパラメータには、ノズルの温度、印刷速度、プリントヘッドと基板間のギャップが含まれます。
銀ペーストの自然硬化。 (画像提供:サイモンフレーザー大学)
プリンターヘッド内の温度が最も高く(210℃)、速度が最も遅く(1mm s−1)、ギャップが最も小さい(1mm)ときに、抵抗値が14.5Ωと最も低くなりました。
デュアルロボットアームチームは、誘導性および静電容量性の感知機能を備えた二重らせん設計の圧力センサーの印刷を実演しました。さらに、多層 PCB が印刷されます。多層 3 次元 PCB デバイスは、さまざまな色の LED に相互接続されており、デモンストレーション用にバッテリーで駆動されます。
△スパイラルセンサーによる圧力感知。 (画像提供:サイモンフレーザー大学)
「複数の6軸ロボットが協調して溶接やアーク溶接を行っているのを見て、自動車の組み立てラインのダイナミックなシナリオに興味をそそられました」と、サイモンフレーザー大学メカトロニクスシステム工学部のウー・スー・キム教授は語ります。「なぜ、協調的な多方向ロボットの動きをマルチマテリアル3Dプリンティングの世界に持ち込めないのでしょうか。このアイデアとコンセプトは2020年の初めに思いつきました。私たちは、3Dプリントエレクトロニクスと3D構造統合のための2台の協調ロボットでこのアプローチを実証しました。協調ロボット3Dプリンティングは、マルチマテリアル3Dプリンティング技術の構造統合への新しい道を切り開くと信じています。」
デュアルロボットアーム、電子機器

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