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3D打印电子结构件的三大挑战

宣布时间：

2023-01-11 12:43

　　随着数字革命的生长，物联网与通信技术的生长，电子结构件领域的专家一直在寻找新要领，以革新那些较小，庞大且功效强大的电子器件的生产，例如RFID标签，传感器，显示器，智能卡等等。
　　3D打印电子结构件是增材制造应用的新兴领域之一，3D打印对这个行业的影响或许是深远的，然而，目前仍然面对一系列的挑战。
 
 
图：3D打印在电子行业的应用。来源：《3D打印与电子产品白皮书》
　　技术蓬勃生长三大挑战是重点
　　然而，用于增材制造的最新生长在电子产品的制造方面遇到了三个主要挑战。这些主要挑战是质料，技术(硬件)和数据。
 
 
图：3D打印在电子行业的主要应用。来源：《3D打印与电子产品白皮书》
　　质料
　　凭据制造目的，生产商可以使用两种主要类型的质料：介电质料(这意味着在施加电压时不会有电流流过该质料)和导电质料(这意味着该质料可以传导电流)。不过并不是所有的导电质料都是金属的，凭据3D科学谷的市场视察，例如Electrifi(Multi3D LLC)，石墨烯基导电PLA(Black Magic 3D)甚至炭黑基导电PLA(Proto-pasta)都是导电的质料。
　　这些种种质料在制造历程中提出了交叉污染的挑战。实际上，在3D打印历程中很难将两种差别的长丝结合在一起。凭据美国杜克大学的一项研究，导电质料的交叉污染将导致导电迹线之间的短路，或者导致导电迹线被非导电质料中断。
　　尽管在市场上可以找到带有多个喷嘴的3D打印机-了解FDM 3D打印机-但大大都都无法避免交叉污染，而典范的多质料3D打印机在相同的Z轴高度使用两个单独的喷嘴，目前解决此问题的另一种要领是通过同一喷嘴挤出多种质料。
　　在工业方面，专门从事3D打印电子产品的公司之一Nano Dimension提到需要更多的质料选择来生产高庞漂后和高功效部件，而关于电子产品，介电常数和松动度等功效方面至关重要。
　　硬件
　　到目前为止，一些公司可以有效地为电子产品提供3D打印机。尽管保存硬件方面的限制，包括Nano Dimension，Optomec，BotFactory和Voxel 8等在市场上一直坚持技术的进步。
　　Nano Dimension的3D打印机DragonFly 2020于2017年宣布，使用喷墨技术以近30 ?m的横向区分率进行导电迹线的多层打印。不过开发用于喷墨工艺的新型电子墨水很是耗时，更不必说打印历程中遇到的困难了。这主要是由于需要调解油墨的外貌张力和粘度(8-12 cp)以获得所需的墨滴尺寸(约30 ?m)和可再现的喷射特性。别的，如果颗粒的尺寸过大或油墨中的固体含量过高，则可能会爆发梗塞。
　　Optomec已经开发了Aerosol Jet工艺。3D打印机可以沉积高分子质料和金属墨水，用于制造传感器等电子结构件。打印历程是非接触历程，可与种种导电，绝缘和电阻质料兼容。Optomec的3D打印机已经能够生产用于芯片上和芯片外电子产品的保形传感器，低损耗无源器件和天线。
　　数据处理
　　一般来说要进行3D打印的电子结构件零件越庞大，所生成的数据就越多。数据处理的进步进一步增进了3D打印电子产品中的应用。
　　凭据3D科学谷的市场视察，电子结构件打印的数据处理难度险些凌驾了想象，例如当你打印金属的时候，与打印绝缘质料(塑料)所需要的层厚是差别的，险些打印十层金属的层厚才华抵达打印一层塑料的层厚。如果让数据准确的”告诉“打印机区别差别质料的层厚，这自己就是一种挑战。
 

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