科學(xué)家開(kāi)發(fā)出在SLA3D打印時(shí)嵌入電子元件的方法

近日,英國(guó)先進(jìn)制造研究中心(AMRC)的設(shè)計(jì)與原型團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種方法,可以在SLA3D打印機(jī)打印的時(shí)候嵌入電子器件。為了展示自己的這一成果,科學(xué)家們3D打印出了一個(gè)U盤(pán),這個(gè)優(yōu)盤(pán)是用一臺(tái)SLA3D打印機(jī)圍繞著一塊集成電路打印而成的,整個(gè)外殼都是一個(gè)無(wú)縫的整體,并非分別打印出兩片外殼,然后組裝在一起而形成。

據(jù)了解,AMRC隸屬于英國(guó)謝菲爾德大學(xué),同時(shí)也是應(yīng)該先進(jìn)制造領(lǐng)域最重要的研究機(jī)構(gòu)之一。當(dāng)這個(gè)團(tuán)隊(duì)接受這個(gè)在打印過(guò)程中間結(jié)合固體物體的研究任務(wù)之后,就面臨著相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。但是一旦攻克,它所能夠帶來(lái)的好處也是相當(dāng)明細(xì)的:它不僅能夠使得電子產(chǎn)叩的制造更加容易和高效,而且在打印過(guò)程中嵌入電子電路也可以使得產(chǎn)叩天然具有防塵、防水的功能。更通用地說(shuō),它顯然也優(yōu)化了材料的使用和裝配時(shí)間,極大地減少了需要的后處理環(huán)節(jié)。勿庸置疑,醫(yī)療應(yīng)用也能夠廣泛地從該技術(shù)中獲益。

科學(xué)家們解釋說(shuō),其中的關(guān)鍵在于:在暫停機(jī)器和插入任何您想要的物體和設(shè)備之前,需要非常仔細(xì)地追蹤打印的層數(shù)?！傲硗?還要在預(yù)處理打印文件時(shí),針對(duì)即將嵌入部件的對(duì)象去除任何不必要的支撐材料。構(gòu)建過(guò)程需要在相關(guān)高度的層高停頓,然后充分封裝部件。”研究人員說(shuō)。由于他們使用的是3DSystems系統(tǒng)的ProJet6000SLA3D打印機(jī),這些動(dòng)作就需要相應(yīng)地在該機(jī)器的管理軟件3DManage上進(jìn)行。

比如設(shè)計(jì)與原型團(tuán)隊(duì)的研究人員在操作過(guò)程中,他們把ProJet6000的層高設(shè)定為0.1毫米。這樣的話,“在打印時(shí)會(huì)在到70層(7毫米)時(shí)暫定并插入部件,這樣插入的部件會(huì)和頂部之間有0.2毫米的間隙。這保證了校平機(jī)不會(huì)接觸到部件,從而不會(huì)損壞打印部件或者造成打印失敗。另外插入部件的四邊會(huì)和正在打印的外殼保持0.1毫米的間隙?！彼麄兘忉屨f(shuō),“一旦該部件插入到位,3D打印繼續(xù)進(jìn)行。該組件周?chē)?.1和0.2毫米的間隙將會(huì)被填充未固化的環(huán)氧樹(shù)脂填充,它們?cè)谡麄€(gè)打印過(guò)程中一直是未固化的,直到在UV室中進(jìn)行后處理操作時(shí)才會(huì)完全固化。

在該部件打印完成之后,首先要進(jìn)行后處理工作,其中包括清潔和去除支撐材料。USB驅(qū)動(dòng)器會(huì)在固化前就進(jìn)行測(cè)試。

不過(guò)這種方法也不是對(duì)于所有的結(jié)構(gòu)都有用,關(guān)鍵在于零部件的角度?！盀榱朔乐箻?gòu)建失敗,建議生成的支撐結(jié)構(gòu)與垂直平面的夾角要大于36度。由于在構(gòu)建過(guò)程中插入組件起到了支撐結(jié)構(gòu)的作用,所以這一塊區(qū)域就不需要設(shè)置支撐結(jié)構(gòu)。”他們建議說(shuō)。

總而言之,這是一個(gè)很有趣的方法,值得進(jìn)一步探討。不過(guò)遺憾的是只有SLA3D打印機(jī)能夠做到,這就大大限制了該技術(shù)的應(yīng)用。研究人員解釋說(shuō),其中的原因在于像FDM、SLS等之類(lèi)的技術(shù)往往需要用高溫熔化材料,很容易損害到電子元器件。