英国先进制造研究中心(AMRC)的设计与原型团队开发出了一种在直接在3D打印时嵌入电子元器件的方法,让3D打印技术直接制造高效制造电子产品成为可能。为了验证这一成果,研发团队 3D打印了U盘。 制作U盘时使用的打印技术是SLA(光固化成型)技术, 光敏树脂材料在逐层成型的过程中将U盘的电路板包裹进来,形成一个无缝的整体外壳。
AMRC隶属于英国谢菲尔德大学,是应该先进制造领域最重要的研究机构之一。在研究这一技术过程中,研发团队攻克了不少困难。比如,科研人员需要在暂停打印机和插入电子器件之前非常仔细的追踪打印的层数。还要再预处理打印文件时,针对即将嵌入的电子部件去除任何不必要的支撑材料。在构建过程中需要在相关高度的打印层高停顿,然后充分封装部件。在攻克这个问
题的时候,研发团队使用的是3D Systems 公司的ProJet 6000 SLA 打印机。 而预处理过程需要在设备自带的管理软件3DManage上进行。
在U盘打印的过程中,研究人员将层高设定为0.1毫米,并在打印到70层(7毫米)的时候暂停打印,然后插入U盘的电路板。电路板和顶部之间留有0.2毫米的间隙。保证了校平机不会触及并损坏电路板从而造成打印失败。电路板四边与正在打印的外壳也会保持0.1毫米的间隙。一旦电路板插入到位,3D打印将继续进行。打印组件周围0.1和0.2毫米的间隙将会被填充未固化的环氧树脂填充,它们在整个打印过程中一直是未固化的,直到在UV室中进行后处理操作时才会完全固化。
打印完成之后,还需要进行清洁和去除支撑材料等后处理工作。通常情况下,如果单独打印一个U盘外壳,需要设计内部的支撑结构,然而在打印过程中嵌入的电路板起到了支撑的作用,所以在这次打印过程中就不需要设计内部支撑了。
全部打印工作完成之后,一个透明的3D打印U盘就诞生了。如果你不小心碰倒水杯将U盘浸湿也不需要担心,因为U盘使用的3D打印的无缝整体外壳,防水又防尘!
由于FDM、SLS等其他3D打印过程产生的温度过高,会损坏电子元器件,所以这样的电子产品3D打印方法,目前只适合在SLA 打印设备中使用。但是该方法将为SLA 3D打印技术的应用敞开更大的门。用3D打印技术直接制造硬化树脂材质的电子产品也将会有很大的潜力可挖掘。
文章来源:3dprintcom, 编译整理