或将改变电子产品设计与制造方式的立体电路3D打印技术

德克萨斯大学埃尔帕索分校(UTEP)EM实验室研发了一种制造三维电路( 3D/volumetric circuits,3D 立体电路)的混合3D打印技术,科研论文“Design and Hybrid Additive Manufacturing of 3-D/Volumetric Electrical Circuits”发表在美国电气电子工程师学会(IEEE)2019年6月刊中。

block 任意形状的电路

论文指出,这是一种完全在三维环境中进行建模的3D立体电路制造技术,实现制造的打印技术为混合直写3D打印工艺(direct-write 3-D printing process)。

UTEP-circuit3D立体电路内部工作原理。来源:UTEP

该技术的影响和应用潜力在于,它能够实现几乎任何形状的电路制造,并可以与其他物体、结构集成在一起。这意味着电路的制造不必受限于PCB 板的形状,并为小型、轻量化电子设备的制造提供了新的可能性。

根据3D科学谷的了解,EM实验室在3D立体电路设计软件与自动化方面取得了突破,他们能够同时打印金属和塑料两种不同材料的复杂零件。研究团队仍在对技术进行优化,目标是能够生产更大、更加复杂的3D立体电路。

UTEP-circuit-researcher

EM实验室开发了立体电路设计软件,作用是布局组件和路由互连线。他们将定制的计算机辅助设计(CAD)工具编程到开源建模软件中,自定义CAD工具从原理图捕获程序导入网表和组件几何,组件可以放置在任何位置并以任何角度定向

互连线可以通过手动或自动的方式放置在组件之间,在整个电路中平滑而蜿蜒的分布。在布置组件和布线互连之后,软件可以导出最终电路的电介质和金属部分的3D打印文件。

研究团队制造立体电路时使用的材料为丙烯腈丁二烯苯乙烯塑料与杜邦CB028银浆,其中塑料部件通过熔融沉积3D打印工艺进行成型。

在这项科研成果开发出来之前,EM 实验室的研究人员开展了多年相关工作。自2010年以来,实验室负责人Rumpf博士及其研究团队已经取得了一系列成果,包括发现新的电磁现象,开发超高功率频率选择性表面以及非常薄的电介质天线,研究团队还记录了光束的最小弯曲。

Rumpf博士表示,EM实验室开发的全自动化立体电路3D打印技术,或将改变电气功能的产品设计和制造方式的范式。

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