Гибридная печать для изготовления интеллектуальных датчиков

Аддитивные производства (AM) является стандартным как процесс, где материалы соединены сделать объектов из 3D-модели данных. Это обычно делается слоя на слой и, таким образом, контрастирует с субтрактивный производственных технологий, таких как изготовление полупроводника. Синонимы включают изготовление 3D-печати, добавка, добавка процесс, Аддитивные методы, производства добавка слой, слой производства и свободной форме изготовления. Эти синонимы воспроизводятся от стандартизации американского общества тестирования и материалам (ASTM)¹ предоставлять уникальное определение. В литературе 3D-печати называется процесс, где толщина печатной объектов в диапазоне от сантиметров до даже метров².

Более общие процессы, такие как стереолитографии³, включить печать полимеров, но 3D-печати металла также уже имеющиеся. AM металлов используется в многочисленных областях, таких как⁴автомобильной, аэрокосмической и медицинской⁵ секторов. Преимуществом для аэрокосмических конструкций является возможность печатать легче устройств с помощью простых структурных изменений (например, с помощью Сота дизайн). Следовательно материалы с, например, большей механической прочностью, что в противном случае было бы добавить значительное количество веса (например, титана вместо алюминия)⁶, могут быть использованы.

В то время, как 3D-печати полимеров уже устоявшейся, металлические 3D-печати все еще темы яркие исследования, и был разработан целый ряд процессов для 3D-печати металлических конструкций. В основном доступные методы могут быть объединены в четыре группы^7,8, а именно 1) с помощью лазерного или электронного луча для облицовки в процессе провод кормили, 2) спекания системы, с помощью лазерного или пучка электронов, 3) избирательно плавления порошка с помощью луч лазера или электронов (порошок кровати fusion) и 4) связыватель струйная процесс, обычно, струйной печатающей головки перемещается над подложке порошок и распределяет вяжущего.

В зависимости от процесса соответствующие промышленные образцы представят различные поверхности и структурные свойства⁷. Эти свойства должны быть рассмотрены в дальнейших усилиях по дальнейшей functionalize печатных частей (например, путем изготовления датчиков на их поверхностях).

В отличие от 3D-печати, печать процессов для достижения такой функционализации (например., экран и струйной печати) крышка только ограниченной высоты объекта от менее 100 Нм⁹ до нескольких микрометров и являются, таким образом, часто также называют 2.5 D-печать. Кроме того, решения на основе лазера для высокого разрешения патронирования были также предлагаемые^10,11. Всеобъемлющий обзор процессов печатания, термически зависимых расплава температуру наночастиц, и приложения задается Ko¹².

Хотя трафаретной печати является хорошо установленным в литературе^13,14, струйной печати обеспечивает повышение укрупненном масштабе способности, вместе с повышенной разрешение для печати меньших размеров функция. Кроме того это цифровой, Бесконтактный метод печати, позволяя гибкое осаждения функциональных материалов на трехмерной. Следовательно наша работа сосредоточена на струйной печати.

Технология печати струйных уже работают в изготовление электродов зондирования металла (серебро, золото, платина, и т.д.). Области применения включают температуры измерения^15,16, давление и напряжение зондирования^17,18,19и biosensing^20,21, а также газа или пара анализ^22,23,24. Лечить таких печатных структур с ограниченной высотой расширение можно сделать, используя различные методы, основанные на тепловой²⁵, Микроволновая²⁶, электрические²⁷, лазерной²⁸и фотонных²⁹ принципы.

Фотонные отверждения для струйных печатных структур позволяет исследователям использовать высоких энергий, излечима, проводящие чернила на подложках с низкой температуры сопротивления. Эксплуатировать это обстоятельство, сочетание 2,5 D – и 3D-печать процессов могут быть использованы для изготовления очень гибкий прототипов в области интеллектуальных упаковка^30,,3132 и смарт зондирования.

Проводимость 3D-печати металлические субстраты представляет интерес аэрокосмической отрасли, а также для медицинского сектора. Это не просто улучшить механической стабильности отдельных частей, но выгодно в ближнее поле, а также емкостных датчиков. Металлический корпус с 3D-печати обеспечивает дополнительные защитные/охранного датчика front-end так как это может быть закольцованы.

Целью является для изготовления устройств при использовании технологии AM. Эти устройства должны обеспечивать достаточно высокое разрешение при измерении, что они работают для (часто на микро – или нано), и в то же время, они должны выполнять высокие стандарты надежности и качества.

Было показано, что AM технология предоставляет пользователю достаточную гибкость для изготовления оптимизированной конструкции^33,34 , улучшить общее качество измерений, которая может быть достигнута. Кроме того сочетание полимеров и однослойные струйной печати была представлена в предыдущих исследований^35,36,,3738.

В этой работе имеющихся исследований распространяются, и дается обзор о физических свойствах AM субстратов, с акцентом на металлы и их совместимость с многослойной струйной печати и фотонных отверждения. Образцовое многослойные катушки дизайн предоставляется дополнительный рисунок1. Результаты используются для обеспечения стратегии для струйной печати многослойных датчик структур на AM металлические субстраты.