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              低熔點金屬3D打印技術研究

              來源:杰呈3D打印 發布時間:2021/6/2 11:28:34 瀏覽次數:29
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              3D打印是增材制造企業技術的一種,近年來得到了一個廣泛的關注和研究。3D掃描在模具制造、工業設計等領域被用于制造模型,后逐漸用于一些產品的直接制造,對傳統的工藝流程、生產線、工廠模式、產業鏈組合產生深刻影響,是制造業有代表性的顛覆性技術。3D打印一種以數字模型文件為基礎,運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料,通過逐層打印的方式來構造物體的技術,該技術最早在20世紀80年代中期由美國提出。3D打印建模實際上是利用光固化和紙層疊等技術的最新快速成型裝置。這是作為一種將墨水按照自己一定教學方式逐層打印出來的技術,常用的典型建筑材料主要包括塑料、陶瓷、高熔點金屬粉末等。3D打印信息技術在組織建設工程、微流道、電子線路和器件等領域方面有著十分具有廣泛的應用市場前景。

              低熔點金屬不同于傳統的3d 打印材料,它是一類熔點小于200 ° c 的大型金屬材料,如鎵基、銦基、鉍基合金等。低熔點金屬,尤其是室溫液態金屬,在印刷電子和柔性器件中顯示出獨特的優勢。介紹了幾種基于低熔點金屬油墨的三維打印新技術。

              一、掩膜沉積制造技術

              掩膜沉積是近年來研究較多的一種材料成型方法。圖1顯示了其中一個處理流程。此外,所制造的液態金屬圖案也可以被封裝以制造柔性器件。嚴格來說,這種成型方式不能算作印刷,但可以通過輸墨裝置進行加工。

              圖1 掩膜沉積加工流程

              這種掩膜沉積進行加工方法步驟為:PDMS掩膜板表面涂覆一層液態以及金屬材料墨水;然后將掩膜板置于一個真空系統環境中并對之擾動;由于凹槽內通過空氣的排出從而使得我國液態有機金屬作為填充分析其中;掩膜板表面沒有過多的液態金屬被刮擦除掉;將銅導線置于凹槽內液態金屬中并將掩膜板放入冰箱;待液態金屬具有冷卻,將它從掩膜板中取出。

              紙質電子線路的液態金屬3D打印

              紙基電子線的液態金屬三維打印是指一種可用于使用液態金屬和包裝材料直接在紙上制造電子線或功能設備的印刷方法,一種使用此原理的桌面印刷系統及其印刷噴嘴結構,如圖 2 所示。該系統采用壓印法,注塑桶中的液態金屬油墨可在氮壓作用下進入印刷噴嘴,噴頭尖為軟刷結構,液態金屬油墨在基材上刷。打印噴嘴的三維運動由機械裝置控制,運動程序的速度設置在教學盒中,可根據需要在室溫下制造各種 3D 金屬元件。

              圖2桌面液態金屬三維打印系統及打印頭結構

              制作紙質電子線路的印刷原理是:先在紙上印刷第一層液態金屬線路,然后在液態金屬線路上套印RTV硅橡膠,起到封裝和電絕緣的作用。如果需要印刷多層電路,可以在包裝層上用液態金屬油墨印刷所需的電路。印刷步驟如下:第一步,在紙上印刷液態金屬;2、在第一層液態金屬電路上套印室溫硫化硅橡膠作為包裝材料;第三步:在硅橡膠層上疊加第二層液態金屬電路。

              打印機系統運行時的圖像數據如圖3所示,以GaIn24.5為墨水進行打印的線路設計如圖3和3所示。圖3和展示了以GaIn24.


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