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未来手机直接打印出来 3D打印技术将实用化

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:东方网

2018-04-14 09:27

  据国外媒体报道,随着3D打印电子产品的技术出现,人们制造电子产品的方式也发生了革命性的变化。在未来,我们有可能利用这项新的技术来直接打印出手机。

  3D打印技术的出现

  打开任何电子设备,你就会看到里面有电路板、元件和电线。将这些东西组装成像手机这样的产品,这可能是一个令人感觉乏味且劳动量密集的过程,这项任务通常会分包给劳动力低廉的国家。现在,3D打印电子产品的新技术已经出现。这使得人们有可能将电路和元件打印到产品零部件中,例如手机的外壳。这有可能革新电子产品制造的方式。

  打印电子产品并不是什么新鲜事。屏幕打印、平板印刷、喷墨打印以及其他打印方法很久以来就一直被用于生产电路板和元件。但是,这些技术正在飞速地发展,现在能将电子产品打印到更多的平面上。在最新的发展中,电子产品打印技术结合了“累积制造”(additive manufacturing)技术,即利用著名的3D打印机来制造实物,一次打印一层。

  打印电子产品需要具有电子属性的“墨粉”,因为它能够充当导体、电阻或半导体。这些墨粉的用途越来越广。美国公司施乐就在开发这样的墨粉,该公司负责生产办公设备和商用打印机。它在加拿大的研究中心已开发出了一种银墨,能用来将电路直接打印到像塑料或纺织品这样的材料上。

  相对于常用于电路中的铜来说,银是更好的导体。但是,银的打印成本很高,而且很复杂。它的熔点在962°C。然而,施乐将金属银制成了大小仅有5纳米(10亿分之一米)的银墨,而银墨的熔点不到140°C。这就让它能用喷墨打印机和其他打印机进行打印,而且成本还相对较低,实验室研究部的主任保罗-史密斯(Paul Smith)说。这个过程仅需要极少量的银,而且不会有什么浪费,与化学腐蚀加工不同。

  各种应用刚刚兴起

  施乐位于美国加利福尼亚州帕罗奥图市的PARC研究中心,正在开发各种新的方法来使用这样的墨粉。这些方法能够为不同的元件打印电路,包括柔性显示屏、传感器和射频防盗标签天线。PARC研究中心打印电子产品部门的经理朱诺斯-威勒什(Janos Veres)称,随着累积制造技术的出现,人们有可能将这些东西直接打印到产品上。

  这包括各种形状复杂的产品。位于新墨西哥阿尔布开克的Optomec公司,已为各个不同的行业开发出了累积制造系统。它能将电子产品直接打印到眼镜上,从而“增强现实”;它能制造出内置有电子产品的塑料水池,能够测量水的深浅,并自动进行调节;它能在军队装甲车上打印传感器;或在和手机外壳上打印天线。

  在最近的三方关系中,Optomec公司与美国无人飞行器制造商Aurora Flight Sciences和美国明尼阿波利斯的3D打印公司Stratasys合作,为小型无人飞机生产“智能机翼”。这些机翼使用的是热塑性材料,利用Stratasys公司的3D打印机制造而成。然后,Optomec公司利用它称之为Aerosol Jet的流程来打印机翼上的电路、传感器和天线。这样的技术将允许人们定制特殊用途的轻质无人飞机,并按需进行打印。

  Optomec公司的Aerosol Jet与喷墨打印技术极为不同。Aerosol Jet先将纳米粒打印材料变成雾状,然后直接用喷嘴形成急流。这个喷嘴能放在距离表面五毫米的地方,从而喷出各种不规则的形状。喷嘴和装打印材料的托盘均能够从不同角度进行操作,从而制作出3D的结构。这种系统能够利用各种不同的材料打印出不到百分之一毫米的电子产品。

  未来或可打印手机

  Optomec 公司的首席执行官大卫-拉马希(Dave Ramahi)称,3D打印电子产品不是用各种不同的元件来组装产品,而是用一个机器来打印整个产品。但是,他认为,要让这项技术变成主流,它需要创造性地进行商业化。这就是说将它应用于批量生产过程中,例如在手机外壳上打印天线。很多手机可使用各种不同的天线连接到不同的无线电通信网中,因此,这就为内置传统电子产品留出了更多空间。这项技术的一些商业应用还不到一年时间。

  那么,用手机的全部电子器件来打印一部完整的手机到底有多难呢?Optomec公司正在探索积极的办法。除了天线,它还需要打印屏幕电路、3D芯片连接、多层电路和触摸屏。而且,它还可能需要打印电池。最大的挑战将是打印芯片,也就是手机的大脑。这包括在一平方毫米的地方集中放置数百万个晶体管。打印电路等部件意味着手机可能会变得更薄,其材料和组装成本可能会更低。