柔性的混合电子电路研究人员开发3D打印柔性电子电路的方法,FORCE研究实验室的工程师与哈佛大学的同事合作开发了一种“打印”可伸缩的柔性电子产品的新方法,称为混合3D打印,使用增材制造工艺将柔软的导电油墨与材料基材结合,可伸缩,可穿戴电子设备。
在实验室中,研究人员使用3D打印机制作柔性银注入热塑性聚氨酯的导电迹线。然后使用拾取和放置方法将微控制器芯片和LED安装到柔性基板中,由空的印刷机喷嘴和真空装置增强以创建混合电路。混合3D打印的一个步骤是将柔性,注入银的热塑性聚氨酯的导电迹线打印到柔性基板上。然后,使用空打印机喷嘴和真空系统的拾放方法将微控制器芯片和LED灯设置到该基板中。混合电子设备经过测试后,即使拉伸了原尺寸的30%以上,也可以正常工作。扩大聚合物创造可打印,去皮和去自折叠结构。此外,研究人员开发出一种新的方法,可以生产可印刷的聚合物结构,一旦从印刷平台上剥离,就可以开始折叠,打开印刷电子设备和其他应用的新设计的大门。麻省理工学院(MIT)计算机科学和人工智能实验室(CSAIL)的一个团队使用一种新的打印机墨水材料打印了所谓的“剥离式”结构,这种材料在固化后会膨胀。这与典型的材料不同,它们在固化时略微收缩,造成设计人员必须找到解决方法的限制。
研究团队在开发用于印刷更柔性组件的油墨时,开发了用于意外剥离结构的聚合物材料。研究人员无意中发现了一种实验材料在硬化后略微膨胀。
以传统3D打印方式打印的设备分层堆积。在使用新材料的原型中,研究人员将扩展材料放置在顶层或底层的精确位置。底层与打印机平台略有粘附,这足以在设备层叠时保持设备平整。然而,一旦研究人员将成品设备从平台上剥离下来,由新材料制成的接头就开始膨胀,将设备向相反的方向弯曲。灵活的混合电子产品在过去的15多年中一直是业界的强烈追求。在欧洲,他们正在做更多,并已经分配资源来验证技术的应用。FHE可能是汽车电子的破坏者,尽管在商业案例中仍然存在一些重大的障碍。 QM研究院正在进行FHE探路者研究,以支持NEXTFLEX项目在汽车和卡车行业的应用。对于汽车来说,FHE的交付成果是:
更大的设计和造型灵活性。
更好的包装减重20%至45%。
可靠性和质量改进。
功能属性的添加更快。
快速推出产品增强功能
还有许多技术和生产障碍需要解决。 没有一个单一的组织拥有将FHE完全纳入汽车应用所需的全部资源。 因此,NEXTFLEX将每季度开展一次“项目调用”,以资助差距和障碍的解决方案
参与研究使组织能够查询他们的客户和供应商,并将问题公之于众,从而将资金融入共同的差距和障碍。
如果我们要在2020年之前实现这些目标,挑战是巨大的。 五个关键的设计和流程挑战如下:
灵活混合电子(FHE)制造计划国家网络(NMMI)是由联邦政府资助的7500万美元的计划,旨在加速FHE制造业的公共和私人投资。
这是智能表面领域制造技术的一个新展望,如果FHE能够突破,那么将改变现有的整个产业结构。届时很多产业都将成为过去式,所以我们做制造业的朋友需要及时的跟随新技术的发展,具备创新的眼光。没有做不到的技术,只有想不到的技术。FHE是基于3D打印至少更加先进的一种新型增材加工工艺。
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