基于3D打印技术的基础上,对不同材料的电子电路成型工艺和同种材料的梯度模型成型工艺进行了实验研究,具体如下:
对不同材料的电子电路3D打印进行了研究,通过自主搭建电子电路3D打印机,可在柔性或者硬质基底上打印电子电路,并且具有良好的电路特性。通过对FDM双色打印进行研究,搭建双色打印的硬件结构系统,并探究双色打印的各项打印工艺参数,为梯度材料的成型提供基础。在单层电路打印中,对电路的各项参数进行了研究,包含有打印电路的重写次数,在实验中得知,随着重写次数的增加,电路的宽度和厚度会不断的增加,而其电阻率特性却没有多大的影响,实验中应优先选择一次重写次数下打印的电路。其二,对打印电路的基底进行了选择分析,通过对比PET膜、纸Paper、橡胶Rubber和PDMS,测量其接触角的变化,得出所打印的柔性电路的柔性基底最好选择PET膜和纸Paper。其三,所打印的电路的最小宽度能够达到0.7-0.8mm左右。其四,电路具有良好的折弯型能,能够在多次折弯下仍然保持良好的电阻特性。
在双层电路打印中,自主搭建了具有聚乳酸PLA打印和导电银浆打印的双喷头系统,使得电路的打印更加多样化。通过方波型路径的设置,可以避免双层打印中不平整的因素,使得打印过程更加稳定。同时研究了双层电路之间的绝缘性能,通过测量上下两层电路的电阻,得出上下两层电路并未产生交联。
在斜面上电路打印中,该项技术能够很好的体现3D打印的特点。自主设计并搭建了能够在斜面打印的可升降式喷头结构,集成在Speedymaker2.0原型机上。同时,对斜面打印的工艺特点进行了分析,并在不同角度的斜面上打印了电路,测量其电阻特性,均得到良好的实验结果,并成功在斜面上实现简单电路的例子。
针对同种材料的梯度模型打印,搭建了双喷头打印的硬件系统,采用远端进丝,双电机驱动双进料的方式,采用错位建模的方式构建所需要的打印模型。通过颜色的不断变化来反应梯度的特性,并对双喷头打印中存在的漏液问题进行了三个方面的探讨,并得出以下结论,一是改变回抽量和回抽速度,使得融道内部形成一定的真空度,能够减少喷嘴漏液量。二是使用外角度更大的尖喷嘴能够使得喷嘴出口处的温度更低,使得聚乳酸的粘性更大,从而减少漏液量。三是通过增加喷嘴挤出口段的阻力,减缓喷嘴中聚乳酸的漏出量。
实验打印了部分的双色梯度模型,其中一些模型具有不同方向的梯度特性,可以为后续梯度材料的研究提供参考。同时研究了双色模型在结合力方面的拉伸性能,虽然相对单一模型存在不足,但是能够实现成功的打印。
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