科學家開發出在SLA3D打印時嵌入電子元件的方法

科學家開發出在SLA3D打印時嵌入電子元件的方法

近日,英國先進制造研究中心(AMRC)的設計與原型團隊開發出了一種方法,可以在SLA3D打印機打印的時候嵌入電子器件。為了展示自己的這一成果,科學家們3D打印出了一個U盤,這個優盤是用一臺SLA3D打印機圍繞著一塊集成電路打印而成的,整個外殼都是一個無縫的整體,并非分別打印出兩片外殼,然后組裝在一起而形成。

據了解,AMRC隸屬于英國謝菲爾德大學,同時也是應該先進制造領域最重要的研究機構之一。當這個團隊接受這個在打印過程中間結合固體物體的研究任務之后,就面臨著相當大的挑戰。但是一旦攻克,它所能夠帶來的好處也是相當明細的:它不僅能夠使得電子產叩的制造更加容易和高效,而且在打印過程中嵌入電子電路也可以使得產叩天然具有防塵、防水的功能。更通用地說,它顯然也優化了材料的使用和裝配時間,極大地減少了需要的后處理環節。勿庸置疑,醫療應用也能夠廣泛地從該技術中獲益。

科學家們解釋說,其中的關鍵在于:在暫停機器和插入任何您想要的物體和設備之前,需要非常仔細地追蹤打印的層數?！傲硗?還要在預處理打印文件時,針對即將嵌入部件的對象去除任何不必要的支撐材料。構建過程需要在相關高度的層高停頓,然后充分封裝部件?！毖芯咳藛T說。由于他們使用的是3DSystems系統的ProJet6000SLA3D打印機,這些動作就需要相應地在該機器的管理軟件3DManage上進行。

比如設計與原型團隊的研究人員在操作過程中,他們把ProJet6000的層高設定為0.1毫米。這樣的話,“在打印時會在到70層(7毫米)時暫定并插入部件,這樣插入的部件會和頂部之間有0.2毫米的間隙。這保證了校平機不會接觸到部件,從而不會損壞打印部件或者造成打印失敗。另外插入部件的四邊會和正在打印的外殼保持0.1毫米的間隙?！彼麄兘忉屨f,“一旦該部件插入到位,3D打印繼續進行。該組件周圍0.1和0.2毫米的間隙將會被填充未固化的環氧樹脂填充,它們在整個打印過程中一直是未固化的,直到在UV室中進行后處理操作時才會完全固化。

在該部件打印完成之后,首先要進行后處理工作,其中包括清潔和去除支撐材料。USB驅動器會在固化前就進行測試。

不過這種方法也不是對于所有的結構都有用,關鍵在于零部件的角度?！盀榱朔乐箻嫿ㄊ?建議生成的支撐結構與垂直平面的夾角要大于36度。由于在構建過程中插入組件起到了支撐結構的作用,所以這一塊區域就不需要設置支撐結構?！彼麄兘ㄗh說。

總而言之,這是一個很有趣的方法,值得進一步探討。不過遺憾的是只有SLA3D打印機能夠做到,這就大大限制了該技術的應用。研究人員解釋說,其中的原因在于像FDM、SLS等之類的技術往往需要用高溫熔化材料,很容易損害到電子元器件。