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謝菲爾德大學研發複合3D列印工藝,功能性電子產品高效製造成為可能

市場調研機構SmarTech指出, 目前3D列印技術在電子行業中的應用尚處於早期階段, 現階段主要是用於電子產品的快速原型。 目前市場上推出的電子專用3D印表機主要應用是PCB的快速原型製造。 然而也有少數的應用已經超越原型, 走向批量生產(如:共形天線)。 從長期來看, 3D列印在電子零件製造和封裝領域的市場規模將達到數十億美元。

3D科學谷瞭解到謝菲爾德大學與波音合作的先進製造研究中心(AMRC)研發了一項名為“THREAD”的複合3D列印工藝, 目前AMRC已為這項工藝申請專利。 這種自動化的功能性電子產品製造工藝是否會成為電子產品3D列印領域又一個超越原型的應用?

在3D列印過程中嵌入電子元器件

THREAD 3D列印工藝可用于製造集成了電子(或光學)元器件的功能性零部件。 AMRC表示, THREAD 3D列印工藝能夠在3D列印過程中嵌入電子元器件, 直接製造出嵌入式的電子產品, 例如帶嵌入式電子元器件的無人機。

根據3D科學穀的市場研究, THREAD工藝最初是在SLA(光固化成型)3D列印設備中研發的, 在研發過程中AMRC的研究人員3D列印了一個U盤, 光敏樹脂材料在逐層成型的過程中將U盤的電路板包裹進來, 形成一個無縫的整體外殼。

在研究這一技術過程中,

研發團隊攻克了不少困難, 比如, 在暫停印表機和插入電子元器件之前非常仔細的追蹤列印的層數。 在預處理列印檔案時, 研究人員需要針對即將嵌入的電子元器件去除任何不必要的支撐材料, 在構建過程中需要在恰當的列印層高進行停頓, 然後進行電子元件的封裝。

AMRC表示目前的THREAD 3D列印工藝已是一個全自動化的工藝, 能夠以不影響3D列印元件原始構建時間的速率嵌入電子或光學器件, 沒有必要暫停、去除、重新裝夾或後期處理。

目前, AMRC研究團隊正在攻克THREAD工藝與DLP 3D列印設備以及粉末床聚合物3D列印設備相集成中所存在的難題, 未來THREAD 3D列印工藝將可以集成在包括聚合物3D列印設備在內的多種3D印表機中。

目前市場上的多材料電子3D印表機, 已可應用在功能性電子產品的研發設計階段, 如Voxel8 多材料3D印表機通過停止/啟動功能, 將一些外部部件在列印過程中嵌入列印物件, 然後繼續列印。

AMRC表示THREAD工藝可用於製造醫療消費電子、航空航太、汽車等相關產品中所需要的功能性電子3D列印部件。 THREAD 作為一種自動化工藝, 未來的應用目標是否是實現這類功能性電子零部件的批量化生產?3D科學穀將保持關注。

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