瑞達新能源述利用3D打印，科學家制造了世界上第一個三維立體電路

　　利用3D打印，科學家制造了世界上第一個三維立體電路

　　德克薩斯大學埃爾帕索分校(UTEP)工程學院的RaymondC.Rumpf博士是電磁(EM)實驗室的總負責人，EM實驗室致力于利用3-D打印，開發(fā)電磁和光電相關的革命性技術。他們對那些別人認為不可能實現的挑戰(zhàn)非常感興趣。Rumpf開玩笑說，“我們的垃圾桶上貼著一個標語，上面寫著'增值想法'。如果我們認為這個想法較容易實現，那我們可能會對這個想法提不起興趣?！弊?010年以來，Rumpf團隊取得了一些革命性成果，比如超高頻率選擇表面以及世界上最薄的介電天線之一等。不過，EM實驗室最新的研究成果，意義最深遠。2018年早些時候，EM實驗室的研究人員通過完全自動化的流程，制造了世界上第一個真正的三維立體電路。Rumpf認為這是一個有可能改變傳統(tǒng)電子產品設計和制造方式的壯舉。全自動化3D打印電路是領域內熱點方向，很多其他團隊也開展了相關研究，但是并沒有人成功。Rumpf團隊在UTEP取得的這項成果有點像3D打印電路的“圣杯”。三維電路可以使電路更小、更輕、更有效率，為實際應用提供更高的可操作性，因此引起了廣泛的研究。3D打印可以制造出任意形式的立體電路，然后集成到任何物體中或者表面?！叭S立體電路”這個概念為制造業(yè)提供了更多的機會。Rumpf表示他們的成果經過了很多年的積累，集成了所有工具和流程才得以實現。EM實驗室相關研究成員包括GilbertCarranza,UbaldoRobles,CesarValle和Rumpf。團隊成員花了3年時間開發(fā)“未來主義”的CAD工具，用于生產三維/立體電路。這些工具是他們自主設計的，不同于其他研究團隊使用的軟件工具。Carranza是一名博士生，兩年前加入EM實驗室。當Rumpf提出開發(fā)一種方式設計三維電路時，Carranza抓住了機會，并參與到其中。他通過一種開源的CAD軟件來集成定制化功能，用于設計三維電路。Carranza表示，“我建造一個定制化的工具，可以將電子組件放置在任意位置、任意方向，可以在三維方向設計電路連接?！盋arranza用了1年的時間，做出第一版CAD軟件。他表示，“沒有軟件，我們就沒真正能將設計翻譯成3D打印機可讀代碼的工具?！盧obles和Valle也是EM實驗室的博士生，他們主要負責3D打印方面。他們用了近1年時間搭建Carranza開發(fā)的設計軟件和3D打印過程之間的聯系。2018年下半年初，Robles成功地完成了一個界面，可將電路設計轉化成3-D打印機可以讀取的代碼，使之可以一步打印出電路。之后，Valle和Carranza對其進行了微調，打印出世界上第一個三維立體電路。Valle表示，“在整個過程中是最難的一步，是讓CAD、代碼生成器和3-D打印機器能夠很好地協同工作。通常而言，制造一個電路板，一般分為兩步。首先要有一塊塑料薄板，在上面制造金屬痕跡，然后再把電子元件集成到上面。而我們的方法獨特之處在于，我們把這些過程結合起來，并且打印出三維結構，再設計電路時就可以擁有很高的自由度?！盧umpf表示，這項技術的應用范圍很廣泛，它能夠把電路集成到任何形狀物體中或者表面，同時并沒有相應增加電子器件的尺寸或者重量?！拔覀兛梢愿鶕枨笾圃烊魏涡问交驑邮降碾娐罚绨央娐分糜谲娦杵贰⒀坨R、鞋子甚至是咖啡杯中。這樣的話，當我們在咖啡館喝咖啡，咖啡快沒有的時候，服務員就會提前過來給你續(xù)杯。這個技術可以讓電子無處不在?！边@項研究得到了美國陸軍研究實驗室、和美國空軍研究實驗室的資金支持。Rumpf表示，這項研究還有可能帶來另一個變革。他表示，“未來，我認為可能看不到大型電子制造企業(yè)，生產大批量產品，統(tǒng)治著市場的場景。取而代之的是成千上萬的小企業(yè)，生產數以千計的產品，既有批量生產，也有定制化生產?！睂τ贓M實驗室的研究生而言，參與開發(fā)一項有望為電路制造帶來革命的技術，將會激勵著他們繼續(xù)學術研究生涯。另外，他們的研究成果也在埃爾帕索提供一個商業(yè)機會，即EM實驗室的多個成果商業(yè)化。Carranza表示，“我曾經希望畢業(yè)后去其他地方。我從沒想過一生都待在埃爾帕索，我也從沒想過我會參與到哪項改變世界的研究工作中，直到我來到EM實驗室。四年前，如果你問我想不想讀博士，我的回答會是No。而現在，我馬上就要博士畢業(yè)了。我從未想到UTEP會有如此難得的研究機會?！盧umpf表示，他們實驗室的學生為相關研究帶來了幫助。他表示，“我們所做的都是一些極度困難和高風險的研究。他們了解一旦開始研究，將可能花費大量時間和精力，因為我們會對研究進展有所要求。愿意接受風險和挑戰(zhàn)的人才是UTEP需要的，這也是我們一貫的風格。”

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