竟彩篮球打印电子产品即将收费

小型团队和大型公司正在开发各种竟彩篮球打印电子应用程序。

纳米尺寸双材料喷墨DragonFly 2020 竟彩篮球打印机无需钻孔即可创建专业的多层印刷电路板,其中包括通孔。该设备既沉积介电油墨又沉积导电油墨,并执行集成烧结工艺以固化两种材料。图片由Nano Dimension提供。


捉摸 竟彩篮球打印的BOOMcast由FATHOM设计工作室定制创建,以支持Mike North’断腿,并通过Wi-Fi向北提供电子传感器信息’的医生。另外,演员阵容包括蓝牙音响系统和LED传感器反馈灯。图片由FATHOM提供。

L去年可能是电子竟彩篮球打印年,这可以从导电油墨,导电塑料,保形表面沉积和多材料竟彩篮球设计的活动中得到证明。 竟彩篮球打印/ 竟彩篮球结构电子学的构建基块正在从各种各样的成本和应用中弹出,从Functionalize提供的F导电丝到Optomec使得直接打印传感器成为可能’的气溶胶喷射系统。这个月, 介绍了为增材制造(AM)的最新发展做出贡献的研究生,个体创新者,系统制造商和行业巨头。

发明之母

有时,最酷的产品创意来自每天的挫败感。您多久一次从冰箱中拿一个牛奶纸箱倒一杯,只是先the一口就告诉您牛奶变质了?这种情况启发了SmartCap,这是Linwei Lin和他的学生在加利福尼亚大学伯克利分校伯克利分校的传感器和执行器中心进行的竟彩篮球打印传感器技术的演示。

概念验证SmartCap(在牛奶纸箱上测试)基于双喷嘴竟彩篮球 Systems ProJet HD 3000,具有聚合物和牺牲材料的交替区域。通过熔化后一种材料,并向通道中注入已硬化的导电金属浆料,该团队创建了一个电感器-电容器电路,其两个电极之间由气隙隔开。倾斜的纸箱充满了牛奶的间隙,牛奶的介电常数决定了与网络分析仪相连的电路的谐振频率。随着牛奶的老化,细菌的生长改变了介电常数并改变了测量频率。林说,这项技术可能在健康领域有许多应用。

 

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SmartCap的示意图和元素,这是一种竟彩篮球打印的设备,结合了导电的金属走线以形成LC过滤器/损坏传感器。当诸如牛奶之类的液体进入并填充电容性间隙时,其变化的特性(随着牛奶的变质)会影响滤波器的共振频率,可以通过电子方式对其进行监控。图片由加利福尼亚大学伯克利分校的伯克利传感器和执行器中心提供。 SmartCap的示意图和元素,这是一种竟彩篮球打印的设备,结合了导电的金属走线以形成LC过滤器/损坏传感器。当诸如牛奶之类的液体进入并填充电容性间隙时,其变化的特性(随着牛奶的变质)会影响滤波器的共振频率,可以通过电子方式对其进行监控。图片由加利福尼亚大学伯克利分校的伯克利传感器和执行器中心提供。

嵌入竟彩篮球打印部件中的传感器在针对医疗应用的多个其他项目中也发挥了关键作用。经济实惠的假肢是跨国OpenBionics团队的目标。最近,他们通过添加支持近场通信(NFC)的手指,改进了他们已经成功的开源手的设计。每个手指可以通过称为混合沉积制造(HDM)的工艺轻松生产。耶鲁大学的雷蒙德·马(Raymond Ma)提出了一种新颖的HDM技术,该技术将基于长丝的竟彩篮球打印(以创建模具)与由两部分组成的聚氨酯或树脂环氧树脂浇铸而成。各个手指由柔性材料制成,并且在此过程中嵌入了电子组件和电线。每个手指可以包含不同的功能元素,例如力传感器,弯曲传感​​器或NFC标签,可以对其进行编程以与触敏智能手机进行交互。该设计被指定为2015年Hackaday奖的决赛入围者。

断肢是另一种设计刺激。当科学家/电视明星Mike North(“残酷的科学行为”)摔断了腿,他要求加利福尼亚FATHOM集团制作演员表,使他在行走和旅行时带来的不便降至最低。 捉摸 的设计师和工程师共同完成了竟彩篮球打印定制的Boomcast,该Boomcast具有可调节的夹具,并装有诸如陀螺仪,加速度计,磁力计和力敏电阻等电子产品。这些传感器结合在一起,可以跟踪腿部运动和可能的肿胀,并通过嵌入式,支持Wi-Fi的Intel Edison微处理器传输信息。诺斯通过LED灯收到反馈,他的医生也可以监视信息以建议或多或少的步行,或者调整石膏的适合度。增加“cool factor,”由智能手机应用程序控制的FATHOM集成蓝牙扬声器。

在西澳大利亚州的全球范围内,科廷大学电气与计算机工程系的伊恩·穆雷(Iain Murray)和他的团队一直在致力于一个具有相关目标的项目。为了协助因关节受伤或一般行动不便的问题而接受康复治疗的患者,该组竟彩篮球打印支架带有嵌入式传感器,该传感器跟踪由于运动引起的加速度和角速度。该信息可让医生确切地知道患者进行锻炼的时间以及运动是否正确执行。

工业传感器应用

工业巨人GE航空已经通过大量投资金属增材制造工艺以竟彩篮球打印生产的GE LEAP发动机的燃料喷嘴而闻名。现在,该公司发现了一种与电子设备相关的竟彩篮球打印应用程序,该应用程序最终改善了另一架喷气发动机GE 90-94模型的长期性能,GE 90-94模型最初是为波音777飞机制造的。发动机前的现有传感器’空气压缩机获取温度和压力读数;但是,当前的传感器外壳配置会使冰堆积并散布到压缩机中,从而影响耐用性。 通用航空完全重新设计了外壳,同时考虑了竟彩篮球打印。零件不仅工作得更好,而且由于在制造过程中省去了铸造,因此可以更快地投入生产(节省一年)。该公司目前正在对400台在役90-94B发动机上的传感器进行改装。

您可以’谈论不包括Optomec的竟彩篮球打印电子产品。该公司最近从GE Ventures和Autodesk那里获得了投资资金,用于一般的AM开发以及用于工业物联网的技术。“传感器正在进入工业领域的各个方面,无论是低成本医疗诊断设备还是涡轮叶片等高价值组件。利用数字驱动的传感器图案,可以将2D或竟彩篮球传感器直接打印到这些目标产品上,从而实现批量定制和序列化。 能够在平面和非平面的低温基板(例如聚碳酸酯)上印刷(这样的)天线,可以降低制造和设备成本,并改善天线设计,” says Mike O’Retom是Optomec的Aerosol Jet产品管理总监。

在Optomec技术的完美应用中,斯旺西大学威尔士印刷和涂装中心已将蠕变和应变传感器同时印刷在喷气压缩机叶片上。通过创建微米级的线型图案,其间距可以通过光学方式(非接触式)读取,可以实时监测蠕变程度。另外,由于Aerosol Jet材料是导电的纳米银墨水,直接印刷在叶片上的应变传感器可以通过连接器将信息发送到基于微处理器的监视设备,以表征压力。这项工作显示出简化和改进维护检查的潜力。

尽管传感器无处不在,但其中一个局限性是由于腐蚀,撞击和整体磨损而导致的传感器退化。 Fabrisonic一直在通过其超声波增材制造(UAM)工艺解决此问题,该工艺由前Solidica许可并开发。这种方法可以从金属箔层创建固体金属零件,并且可以容纳完全嵌入式的电子产品。由于UAM工艺在低温下运行,因此不会热损坏诸如热电偶,应变仪,光纤或USB连接器之类的组件。例如,Fabrisonic已建立了将铝和铜层与看似精致的,基于箔的应变仪结合在一起的设备。同样,设计成布拉格激光反射光栅的光缆已内置在层状金属条中,从而允许在长度方向上数百个离散位置进行应变测量。如果内置于航空航天部件中,则此类传感器可以提供有价值的详细应力数据。

导电材料,新的竟彩篮球打印方法

那里’在解决竟彩篮球打印电子功能的方法和材料选择上均不乏创造力和努力。由于熔丝打印机普及且价格合理,Mike Toutonghi选择了这种通用技术作为开发F导电丝的基础,这是他公司Functionalize公司生产的第一批材料。 F-Electric是PLA(聚乳酸),碳纳米管和专有化学物质的混合物,可用于单头和双头打印机中,以实现对电路,按钮,传感器和电源连接器等元件的直接竟彩篮球打印。

“我们正在研究一种新的支撑材料,并且刚刚完成了塑料电路设计,将作为套件出售。它’是一种非常规但简单的两层电路板,包括带插座的通用555定时器IC,开/关定时电阻,电池座以及LED和电容器夹,”图通吉说。他补充说,Functionalize也正在研究粘合剂和工业材料,包括针对航空航天和汽车应用的Ultem混合物。

石墨烯竟彩篮球实验室是另一家以导电长丝产品进入这一领域并正在向多个方向扩展产品的公司。该公司已经通过其子公司Black Magic 竟彩篮球提供了导电石墨烯灯丝(以及许多其他灯丝材料)。它最近还为多功能竟彩篮球打印机(称为Romulus III)提交了临时专利申请。据说这种打印机技术提供多种沉积技术和一个机械手,以及激光和紫外线固化功能。

石墨烯竟彩篮球实验室’的专利申请包括一种直接竟彩篮球打印有机LED光源的方法。“我们公司的主要任务是使竟彩篮球打印能够轻松制造功能对象,从而彻底改变竟彩篮球打印–可以使用的东西,” says Daniel Stolyarov, co-CEO of 石墨烯竟彩篮球实验室. Work is already underway to 竟彩篮球 print a working battery; the prototype involves five different graphene composite materials, and may come 上 the market through a third party.

油墨,电线和竟彩篮球打印的PCB

具有不同方向的导电性能的是与油墨和新型建筑技术合作的团队。前一组的例子是PV Nano Cell和Applied Nanotech;后者是德克萨斯州埃尔帕索大学(UTEP)的W. M. Keck 竟彩篮球创新中心; Voxel8和NanoDimension结合了这两个方面。

光伏纳米电池成立于2009年,以生产Sicrys系列定制的银和铜版本的单晶纳米级导电油墨。墨水最初是为2D数字喷墨打印应用而开发的,例如光伏,PCB(印刷电路板)和RFID(射频识别)标签,如今,墨水产品组合已扩展到包括最新产品Sicrys I50TM-119,它提供了更大的功能。暴露于水和湿气中时具有环境稳定性。将这些材料直接在竟彩篮球结构上进行喷墨打印可以在非平面表面设备(例如手机)上创建天线。该公司最近获得了竟彩篮球打印材料最佳开发方面的2015 IDTechEx奖。

PEN Inc.公司的前瞻性应用纳米技术公司(Applied Nanotech)也一直致力于将为2D应用开发的导电纳米油墨转变为适合增材制造的材料。该公司提供广泛的纳米粒子材料,包括铝,铜和银导电油墨和浆料。它为Optomec开发了一种铜材料’的Aerosol Jet系统,并且正在研究可以在非常理想的室温下进行光烧结(紫外线固化)而无需惰性气氛的其他油墨和浆料。

应用纳米技术的首席研究员Zvi Yaniv说,新材料还需要新系统才能完美地构建真正的竟彩篮球层。他指出,与铜相比,铜可以以更低的成本产生出色的痕迹,他解释说:“我们的烧结方法利用了光固化Xenon 2000单元,该单元在每个5微米厚的喷墨印刷铜油墨迹线上依次运行。”该公司已经展示了使用其铜墨水材料来形成导电金属结构的方法,该方法的电阻率为1.9x10-5 ohm-cm。

通用技术尤其是竟彩篮球打印技术的部分吸引力在于,找到了多种解决问题的方法。自2003年以来,位于UTEP的Keck中心一直在努力将电子功能纳入竟彩篮球打印部件中。它的早期工作涉及中断立体光刻(STL)工艺,以在选定层中引入导电油墨和电子组件,然后完成STL运行。制作了独特的演示部件,包括磁通量传感器,数字游戏骰子和CubeSat模块,该模块于2013年底发射到低地球轨道。

此后,UTEP开始使用基于细丝的技术来制造具有改善的机械和热性能的电子基板和外壳。为了实现竟彩篮球打印电子产品的自动化制造,该小组正在America Americas的资助下开发一个名为Multi竟彩篮球的系统。这项工作结合了正在申请专利的工具,该工具在构建竟彩篮球打印零件的过程中将加热的裸铜线嵌入到任何层中和任何表面上。通过在工艺中增加额外的自由度,导线嵌入机制已在非平面弯曲表面上得到证明。

在2015年消费电子展(CES)上,Voxel8成为头条新闻,介绍了其双材料双喷嘴长丝竟彩篮球打印机。目前作为开发者销售’在套件中,该系统通过将导电银墨水(5x10-5 ohm-cm)与PLA交替使用来构建具有嵌入式电路的零件;公司’的网站上指出,这些装置将于2016年第二季度发货,并且工业化版本正在开发中。 Voxel8在上个月进行了后续露面’s CES 2016.

 

纳米尺寸 纳米尺寸双材料喷墨DragonFly 2020 竟彩篮球打印机无需钻孔即可创建专业的多层印刷电路板,其中包括通孔。该设备既沉积介电油墨又沉积导电油墨,并执行集成烧结工艺以固化两种材料。图片由Nano Dimension提供。

在CES 2016上展出的还有Nano Dimension,该公司成立于2012年,“将专业级的竟彩篮球打印带入电子世界。 ”它的解决方案通过结合三种技术来生产真正的多层PCB:DragonFly 2020 竟彩篮球打印机硬件,将标准Gerber电路板设计文件转换为竟彩篮球可打印文件的控制软件,以及基于纳米技术的电介质和金属墨水。银已在使用中,一种新的铜油墨最近获得了专利。这种双材料系统于11月在2015年美国印刷电子学大会上在美国进行了演示,它创建了具有经典通孔的板(在板的不同层上的相应位置有两个焊盘,它们通过板上的一个孔电连接),或者导电材料的盲,开或完整路径,无需钻孔。

DragonFly 2020可以沉积2微米厚的材料层,在给定的层中交替使用两种类型以创建走线图案。内置了烧结和固化步骤。’的网站常见问题解答,走线宽度为80-100微米,大型,复杂的10层板的制造时间为数小时。利用台式机,办公环境系统创建的PCB适用于原型设计和一次性项目,而无需使用传统板服务的时间。观看竟彩篮球打印过程的视频演示:

 

 

 

 

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帕梅拉·沃特曼

帕梅拉·沃特曼(Pamela Waterman)担任数字工程’的特约编辑长达二十年。通过联系她 (必须启用JavaScript才能查看此电子邮件地址)。.

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