低熔點(diǎn)金屬3D打印技術(shù)研究

3D打印是增材制造企業(yè)技術(shù)的一種，近年來(lái)得到了一個(gè)廣泛的關(guān)注和研究。3D掃描在模具制造、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域被用于制造模型，后逐漸用于一些產(chǎn)品的直接制造，對(duì)傳統(tǒng)的工藝流程、生產(chǎn)線、工廠模式、產(chǎn)業(yè)鏈組合產(chǎn)生深刻影響，是制造業(yè)有代表性的顛覆性技術(shù)。3D打印一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過(guò)逐層打印的方式來(lái)構(gòu)造物體的技術(shù)，該技術(shù)最早在20世紀(jì)80年代中期由美國(guó)提出。3D打印建模實(shí)際上是利用光固化和紙層疊等技術(shù)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(xué)方式逐層打印出來(lái)的技術(shù)，常用的典型建筑材料主要包括塑料、陶瓷、高熔點(diǎn)金屬粉末等。3D打印信息技術(shù)在組織建設(shè)工程、微流道、電子線路和器件等領(lǐng)域方面有著十分具有廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)前景。

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

一、掩膜沉積制造技術(shù)

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

圖1 掩膜沉積加工流程

這種掩膜沉積進(jìn)行加工方法步驟為：PDMS掩膜板表面涂覆一層液態(tài)以及金屬材料墨水；然后將掩膜板置于一個(gè)真空系統(tǒng)環(huán)境中并對(duì)之?dāng)_動(dòng)；由于凹槽內(nèi)通過(guò)空氣的排出從而使得我國(guó)液態(tài)有機(jī)金屬作為填充分析其中；掩膜板表面沒(méi)有過(guò)多的液態(tài)金屬被刮擦除掉；將銅導(dǎo)線置于凹槽內(nèi)液態(tài)金屬中并將掩膜板放入冰箱；待液態(tài)金屬具有冷卻，將它從掩膜板中取出。

紙質(zhì)電子線路的液態(tài)金屬3D打印

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

圖2桌面液態(tài)金屬三維打印系統(tǒng)及打印頭結(jié)構(gòu)

制作紙質(zhì)電子線路的印刷原理是:先在紙上印刷第一層液態(tài)金屬線路，然后在液態(tài)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(tài)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(tài)金屬；2、在第一層液態(tài)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(tài)金屬電路。

打印機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的圖像數(shù)據(jù)如圖3所示，以GaIn24.5為墨水進(jìn)行打印的線路設(shè)計(jì)如圖3和3所示。圖3和展示了以GaIn24.

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