היברידית הדפסה על הזיוף של חיישנים חכמים

הייצור מוספים (AM) יתוקנן כתהליך שבו חומרים הם חברו כדי להפוך אובייקטים מנתונים דגם התלת-ממד. זה נעשה בדרך כלל שכבה על גבי שכבה, לפיכך, ניגודים עם טכנולוגיות ייצור מופחתים, כגון ייצור מוליכים למחצה. מילים נרדפות כוללים ייצור הדפסת תלת-ממד, מוספים, תהליך מוספים, מוספים, ייצור שכבה מוספים, ייצור שכבה, וטכניקות ייצור צורה חופשית. אלה מילים נרדפות משוחזרות של סטנדרטיזציה על ידי אמריקאי החברה של בדיקות, חומרים (ASTM)¹ לספק הגדרה ייחודית. בספרות, 3D-הדפסה מתייחסים כאל תהליך איפה עובי של האובייקטים המודפס בטווח של סנטימטרים אפילו מטר².

תהליכים יותר נפוצים, כגון stereolithography³, לאפשר ההדפסה של פולימרים, אבל 3D-ההדפסה של מתכת הוא גם כבר זמינים מסחרית. אני של מתכות הוא מועסק באזורים סעפת, כגון עבור כלי רכב, תעופה וחלל⁴וכן רפואי⁵ סקטורים. יתרון למבני התעשייה האווירית היא האפשרות להדפיס התקנים קלים באמצעות שינויים מבניים פשוטים (למשל, באמצעות עיצוב חלת דבש). כתוצאה מכך, חומרים עם, למשל, יותר חוזק מכני, זה אחרת להוסיף כמות משמעותית של משקל (למשל, טיטניום במקום אלומיניום)⁶, יכול להיות מועסק.

בעוד 3D-ההדפסה של פולימרים כבר וותיקה, הדפסת תלת-ממד מתכת הוא עדיין נושא המחקר תוססת, מגוון רחב של תהליכים פותחו עבור תלת-ממד-ההדפסה של מבני מתכת. בעיקרון, השיטות הזמינות יכולים להיות משולבים בתוך ארבע קבוצות^7,8, כלומר 1) באמצעות לייזר או קרן אלקטרונים עבור חיפוי בתהליך חוט-fed, מערכות מתיכות 2) באמצעות לייזר או קרן אלקטרונים, נמס 3) באופן סלקטיבי באמצעות אבקה קרן לייזר או אלקטרון (אבקת מיטה fusion), ו- 4) קלסר לטוס תהליך שבו, בדרך כלל, ראש הדפסה הזרקת דיו נע מעל מצע אבקת ו dispenses הסוכן מחייבת.

בהתאם התהליך, הדגימות מיוצרים בהתאמה תערוכת מאפיינים שונים של פני השטח ומבניים⁷. אלה מאפיינים שונים יהיה חייב להיחשב במאמץ נוסף עוד יותר functionalize את החלקים מודפס (למשל, על ידי בדיית חיישנים על משטחים שלהם).

בניגוד 3D-הדפסה, ההדפסה תהליכים כדי להשיג כזה functionalization (למשל., מסך, מדפסת הזרקת דיו) מכסה רק מוגבל אובייקט לגבהים של פחות מ- 100 ננומטר⁹ עד כמה מיקרומטר, ועל כך, לעיתים קרובות המכונה גם 2.5 D-הדפסה. לחלופין, פתרונות מבוססי לייזר ברזולוציה גבוהה המתבנת היו גם המוצעת^10,11. להמיס תרמית התלויים סקירה מקיפה של תהליכי ההדפסה, הטמפרטורה של חלקיקים, היישומים ניתנת על ידי קו¹².

הדפסה המסך אמנם וותיקה ב^13,ספרות¹⁴, מדפסת הזרקת דיו מספקת יכולת upscaling משופרת, יחד עם פתרון מוגבר עבור ההדפסה של תכונה בגדלים קטנים יותר. חוץ מזה, היא שיטה הדפסה דיגיטלית, ללא מגע המאפשר בתצהיר גמיש של חומרים פונקציונליים על תלת מימדי. כתוצאה מכך, העבודה שלנו מתמקדת מדפסת הזרקת דיו.

טכנולוגיית הדפסה הזרקת הדיו כבר ננקטה הזיוף של אלקטרודות חישה מתכת (כסף, זהב, פלטינה, וכו ‘). תחומי יישומים לכלול^15,של מדידת טמפרטורה¹⁶, לחץ, זן חישה^17,18,19, ו^20,biosensing²¹, כמו גם גז או אדים ניתוח^22,23,24. לריפוי כזה מבנים מודפס עם סיומת גובה מוגבל יכול להיות נעשה בטכניקות שונות, בהתבסס על תרמית²⁵, מיקרוגל²⁶, חשמל²⁷, לייזר²⁸, ופוטוניים²⁹ עקרונות.

אשפרה פוטוני למבני הזרקת דיו מודפס מאפשר לחוקרים להשתמש באנרגיה גבוהה, לריפוי, מוליך דיו על מצעים עם התנגדות בטמפרטורה נמוכה. ניצול הנסיבות זה, השילוב של 2.5 D – ו 3D-הדפסה תהליכים יכול להיות מועסק כדי לבדות טיפוס גמיש במיוחד באזור של אריזה חכמה^30,31,32 וחישה חכם.

מוליכות מודפס 3D סובסטרטים מתכת היא עניין בענף התעשייה האווירית, כמו גם למגזר הרפואי. זה לא רק לשפר את יציבות מכנית של חלקים מסוימים אבל מועיל-שדה ליד, כמו גם חש קיבולי. דיור מתכת מודפס 3D מספק נוספים מיגון/הלקוייה של החיישן החזיתי מאז זה יכולים להיות מחוברים חשמלית.

המטרה היא ליצור התקנים באמצעות טכנולוגיית AM. התקנים אלה צריך לספק רזולוציה גבוהה מספיק במדידה שהם מועסקים עבור (לעתים קרובות על מיקרו – או ננו), באותו הזמן, הם צריך למלא סטנדרטים גבוהים לגבי אמינות ואיכות.

הוכח, כי הטכנולוגיה AM מציג למשתמש עם גמישות מספקת כדי לפברק אופטימיזציה עיצובים^33,34 אשר משפרים את איכות המדידה הכוללת ניתן להשיג. בנוסף, השילוב של פולימרים בשכבה יחידה מדפסת הזרקת דיו הוצגו ב-^37,36,35,המחקר הקודם³⁸.

בעבודה זאת, מחקרים זמין מורחבות, סקירה אודות המאפיינים הפיזיים של מצעים AM, עם דגש על מתכות ותאימות שלהם עם רב שכבתי מדפסת הזרקת דיו וריפוי פוטוני הינו מסופק. עיצוב של סליל מרובת שכבות למופת מסופק משלים באיור1. התוצאות משמשים עבור מתן אסטרטגיות מדפסת הזרקת דיו של חיישן מרובת שכבות מבנים על מצעים מתכת AM.