电子 3D 打印是增材制造 (AM) 领域最令人兴奋的领域之一,仍处于起步阶段,制造电子 3D 打印机的公司屈指可数,这意味着有很多新的发展有可能彻底颠覆制造业。2022年10月4日,南极熊获悉,来自Ontario的Voltera公布了其最新系统NOVA,该系统能够3D打印柔软、可拉伸和适形的电子产品。

电子3D打印机:可打印柔性和保形电路,Voltera新品-壹柒界

从 PCB 打印到 3D 打印软电子

Voltera 成立于 2013 年,目标是更容易制作 PCB 原型。它的第一款产品V-One是第一款用于制造传统刚性电子产品的直写式打印机之一。该机器能够使用导电油墨和点焊锡膏打印迹线,被普林斯顿、美国宇航局、英特尔和麻省理工学院等知名用户采用,这些用户已将其用于制造卫星电子设备等应用。

随着公司在全球运送了数千台 V-One 打印机,Voltera 团队意识需要对打印机进行将进一步扩展以满足更多应用领域。他们试图在飞机甚至人体皮肤上打印电路。在听取了各方的意见后,Voltera 创建了 NOVA。

NOVA 代表了 Voltera 技术发展的下一个阶段,它扩展了可打印电路的基板类型并进行了许多功能升级。此款打印机配备了 8”x11” 钛真空台和螺纹安装网格,NOVA 用户可以在刚性和柔性材料上打印。用户不仅可以制造可以测量穿戴者心率的服装,甚至可以在皮肤上打印传感器来监测人的生命体征。

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△NOVA 上的智能分配头

最新款机器还具有多项功能,包括实时、闭环压力反馈,用于对齐、打印和检查的集成视觉系统,以及机器视觉和 AR 叠加打印预览。此款打印机配备的打印软件具有很高的用户友好性,而硬件的模块化设计允许用户快速更换打印机模块。这些模块包括用于沉积导电油墨的智能分配头和用于记录打印油墨基材的 智能探头。这使得 NOVA 即使在不平坦的表面上也能精确地打印。

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集成电子的可能性

约克大学 EA-M 实验室主任 Gerd Grau 的学生研究生物医学纹身和集成电子设备的碳纤维复合材料的打印。它们利用 NOVA 的内置压力传感器控制墨水流动方式,使得墨水在这些不同的基材上打印变得更加容易。

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△学生打印的可拉伸、可穿戴加热器。

Grau 谈到了这项技术将通过将电子产品直接集成到设备本身中来改变电子产品的世界。他以导电碳纤维研究为例,指出测量整个飞机机翼的应变以确定是否存在任何损坏。

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△带有打印电路的机械手。

ACI Materials 的 Andrew Bambach,讨论了使用 NOVA 作为一种使用最终制造中使用的相同墨水制作电子产品原型的方法。麻省理工学院的Alex Kashkin 详细阐述了他使用Voltera技术对场发射电子源的研究。西方大学的 David Holdsworth 正在使用 Voltera 的技术来开发生物医学成像技术。

增材电子市场

作为增材电子领域的早期参与者,Voltera 具有独特的优势。与该领域的其他公司不同,它是少数几家与 BotFactory 一起开发桌面电子 3D 打印机的公司之一。相比之下,Nano Dimension 和 Optomec 设备要昂贵得多,并且面向电子产品的实际终端制造。

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△用 NOVA 打印的电路。

由于 V-One 的零售价不到 6,000 美元,它具有一定的价格优势。世界各地的学校和实验室已经在使用它,因此我们可以预期 NOVA 将继续保持这种趋势。此外,这些用户现在将能够通过 NOVA 使用更多种类的基材、更大的易用性以及更高的精度和整体质量来扩展他们的工作。