Optomec發(fā)布新的微三維打印專利，用于氣溶膠噴射技術(shù)

2021年6月30日，南極熊獲悉，工業(yè)3D打印機(jī)制造商Optomec公司獲得了一組新的專利授權(quán)，其中涉及使用氣溶膠噴射3D打印技術(shù)來生產(chǎn)3D微結(jié)構(gòu)的技術(shù)。

這種工藝通常用于印刷電子應(yīng)用，可以制造出分辨率低至15微米的零件。這對人眼來說幾乎是看不見的，大約是人的頭發(fā)的寬度。據(jù)了解，Optomec在氣溶膠噴射方面的突出能力已經(jīng)得到了證明，他們可以加工包括聚合物、復(fù)合材料、甚至金屬等一系列材料類型。

隨著新專利的頒發(fā)，公司的知識產(chǎn)權(quán)組合現(xiàn)在共有75項專利，并在美國、亞洲和歐洲的受到專利保護(hù)。

Optomec公司首席技術(shù)官Michael Renn博士獲得了這些新專利，使他的個人專利總數(shù)超過了50項。他說："Optomec公司繼續(xù)對其核心技術(shù)進(jìn)行大量投資，尋求擴(kuò)大其氣溶膠噴射解決方案已經(jīng)廣泛的應(yīng)用范圍。我們的3D打印微結(jié)構(gòu)工作所展示的能力已經(jīng)在半導(dǎo)體封裝和醫(yī)療設(shè)備市場上看到了潛在的應(yīng)用。"

△通過氣溶膠噴射技術(shù)3D打印的微結(jié)構(gòu)。圖片來自O(shè)ptomec

Aerosol Jet是如何工作的？

氣溶膠噴射3D打印的工作原理是將少量的電子墨水精確地沉積到基材上。可噴射的墨水首先被放置在一個霧化器中，在那里會產(chǎn)生密集的墨滴霧。每個液滴的直徑在1到5微米之間。然后，墨水從一個噴嘴中噴射出來，旁邊還有一個環(huán)狀保護(hù)氣體，保護(hù)氣體的作用是用一個環(huán)來包圍氣溶膠墨水。Optomec系統(tǒng)通常使用干燥的氮氣或壓縮空氣作為保護(hù)氣體。

當(dāng)氣體和墨水通過噴嘴的尖端時，它們被加速，3D打印氣溶膠材料將自己集中成一束緊密的液滴。同時，護(hù)套氣體將噴嘴與任何材料接觸隔離開來，因此，堵塞從來不是一個問題。

由于Aerosol Jet中使用的油墨可以與導(dǎo)電的銀納米粒子集成，因此這種3D打印技術(shù)在電子應(yīng)用中的表現(xiàn)相當(dāng)出色。這包括電阻器、電容器、天線、傳感器和薄膜晶體管等組件--過去所有這些都是在Optomec系統(tǒng)上制作的。這些組件的性能也可以通過Aerosol Jet 3D打印機(jī)的打印參數(shù)進(jìn)行密切控制。

△Aerosol Jet 3D打印過程特寫。照片來自O(shè)ptomec公司

縮小到微米級的規(guī)模

Optomec公司的新專利，包括美國專利號10,994473，描述了一種3D打印微觀結(jié)構(gòu)的方法，利用原地加熱或紫外線照明來改變氣溶膠墨水沉積時的機(jī)械性能。

在紫外線照明的情況下，光線將部分固化飛行中的光聚合物墨滴，而加熱元件將導(dǎo)致溶劑型油墨通過蒸發(fā)迅速干燥。根據(jù)該文件，這具有增加氣溶膠墨水的粘度的效果，使其能夠形成微小的、獨立的三維結(jié)構(gòu)。這種技術(shù)使Optomec公司實現(xiàn)了15微米的橫向分辨率，以及100納米的層厚和100倍的毫米高結(jié)構(gòu)的縱橫比。

盡管如此，Aerosol Jet并不是唯一能夠制造微結(jié)構(gòu)的增材制造技術(shù)。今年早些時候，弗萊堡大學(xué)的科學(xué)家們利用3D打印機(jī)制造商N(yùn)anoscribe公司的雙光子聚合（2PP）技術(shù)，制造出分辨率僅為十分之幾微米的玻璃硅微結(jié)構(gòu)。使用該公司的新型 "Glassomer "聚合物基樹脂，該團(tuán)隊3D打印的物體表面粗糙度為6納米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于許多其他玻璃部件中的40-200納米。

在其他地方，3D打印機(jī)原始設(shè)備制造商N(yùn)anofabrica也以其旗艦產(chǎn)品Tera 250微打印系統(tǒng)而聲名鵲起。Tera 250采用微型DLP光引擎，其工作原理是將紫外線投射到充滿聚合物樹脂的大桶中，并將其逐層固化為三維模型。這套打印系統(tǒng)能夠在50 x 50 x 100毫米的構(gòu)建體積上實現(xiàn)驚人的1微米精度。