195176, г. Санкт-Петербург,
Пискаревский пр. д.25,
литер А пом. 8Н.
info@armkllc.ru
   +7 (812) 748-51-31

Полисоставная 3-D печать (с использованием нескольких материалов)

Дата публикации: 2019-10-25 11:54:00

Комбинация струйной и трафаретной печати поможет созданию

 трёхмерных объектов с электронными свойствами.

Технологии струйной и трафаретной печати используются не только в полиграфии всех видов на различных носителях, но также и для научных исследований. И в частности – создания прототипов, которые после вызывают интерес не только в научных кругах. Так, например, случилось с печатью полупроводниковых материалов: в последние два десятилетия эта тема привлекает большое внимание.

Сейчас в технологии трёхмерной печати используется послойный подход. Научные технологические изыскания находят всё новые и новые материалы, позволяющие создавать объекты с улучшенными свойствами. Также не прекращаются работы по оптимизации самого процесса печати: его скорости, габаритности и точности формирования объектов, удобства эксплуатации 3D-принтеров и других различных параметров. Но несмотря на успехи, есть кое-что ограничивающее нас. Дело в том, что до сих пор большинство разработок все ещё рассчитаны на использование лишь одного материала в процессе печати. Мы научились делать монолиты, но не многосоставные объекты. Если этот порог преодолеть, нас ждёт повышение функциональности будущих изделий. К примеру, раньше изготовление электронных плат происходило в несколько трудоёмких подходов, но если научиться делать их за один раз, просто дав команду принтеру?

Однако печать таких объектов – это новая концепция, которая пока находится в зачаточном состоянии. Так что на данном этапе, мы можем попытаться комбинировать различные материалы и известные нам технологии 3D-печати, чтобы получить те самые полнофункциональные электронные устройства.

Разобравшись в процессе, мы найдём, что основной проблемой одновременного объединения нескольких материалов в один и тот же трёхмерный объект является совместимость разнородных слоёв изделия. Это означает, что после печати слоёв из одного вещества, их нужно зафиксировать отжигом или каким-либо другим способом (например, ортогональными растворителями), чтобы предотвратить неправильные структуры в соединении со следующим слоем другого материала.

Но вот исследовательская группа из Хемницкого технологического университета и Института Фраунгофера ENAS недавно опубликовала исследование, в котором для разработки электронных 3D-печатных объектов использовалось сочетание струйной и трафаретной печати.

Трафаретный способ использовался для печати первичных батарей – источников питания для твердотельного светодиода. Струйная же печать была применена для нанесения серебряных электродов и металлических столбцов, выступающих в качестве вертикальных контактов на стеклянной поверхности.

Здесь два режима 3D-печати используются в качестве многокомпонентных инструментов, позволяющих наносить металлические фрагменты и изолирующие полимеры для создания сложных и функциональных трёхмерных электронных объектов. Объекты состоят как из проводящих материалов на основе наночастиц, так и из непроводящих полимерных материалов.

На снимке представлено то самое демонстрационное устройство, состоящее из печатной батареи и серебряных проводников, встроенных в полимерный корпус.

Доктор Энрико Соуэд, автор исследования, уточняет: «Основным результатом нашего исследования является то, что стандартная технология трафаретной и струйной печати может быть использована для изготовления многокомпонентных трёхмерных объектов с электронными функциями. Основываясь на очень простом примере, в исследовании мы смогли бы продемонстрировать высокий потенциал производственного подхода для многих других, потенциально более сложных устройств. Например, в области микроэлектроники».

Авторы надеются, что их подход будет иметь блестящее будущее в изготовлении более сложных устройств. А пока они заняты решением насущных вопросов нового метода, уже знакомых нам по началу статьи. Это и использование дополнительных материалов, и оптимизация скорости процесса, и промышленная производительность с удобством для пользователя, и многие дальнейшие исследования объединённой технологии печати.


 

По материалам Advanced Science News