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

發(fā)布時間:2024-11-06 閱讀:0 來源: 瑞達新能源

  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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