将3D打印技术和印刷电子技术结合起来是目前研究的一个热点。3D打印技术可以直接打印模型,简单方便。印刷电子技术可以大面积、柔性化制造电路,快速灵活。基于FDM打印工艺原理,搭建能够在柔性基底上打印电子电路的注射挤出式3D打印机,研究电子电路的成型工艺,研究多层电子电路的打印,并研究斜面上打印电子电路的工艺。
研究的3D打印柔性化电子电路的主要工艺:将电子电路模型导入Cura中生成的打印路径信息Gcode文件,以导电银浆作为打印原材料,利用步进电机推动注射器活塞挤出打印。电路打印完成后放置于烘腔中固化。该电路3D打印工艺在Paper办公用纸、PCB板等柔性或硬质基底上均可成型,并在常温下进行打印,简便易行。
自主搭建的导电银浆挤出结构,用以打印电子电路。其工作过程如下:通过42丝杆步进电机驱动传动套件下行,促使注射器的推杆挤出盛放于针筒内的导电银浆。将上述注射挤出结构集成在实验室自主研发的Speedymaker1.0原型机上,选用刚性针头直径为0.4mm,注射器容量为1ml,电路打印速度设为3mm/s,选用Paper办公用纸或柔性PET膜作为基底。
所采用的导电银浆为高浓度速干型,可在60℃及以上条件下快速固化,大约在10-20min左右,也可自然固化,但时间较长。其粘度为265Pa.s,能够简便的通过注射剂挤出,对纸和PET膜等基底有非常好的附着力。该导电银浆由无机银粉纳米颗粒均匀融合在有机溶剂中制成,具有很好的印刷性和低电阻,也具有很好的柔性。
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