Optomec發(fā)布新的微三維打印專利,，用于氣溶膠噴射技術

2021年6月30日，南極熊獲悉,，工業(yè)3D打印機制造商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打印技術來生產(chǎn)3D微結(jié)構(gòu)的技術。

這種工藝通常用于印刷電子應用,，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,。

Optomec公司首席技術官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)對其核心技術進行大量投資,，尋求擴大其氣溶膠噴射解決方案已經(jīng)廣泛的應用范圍,。我們的3D打印微結(jié)構(gòu)工作所展示的能力已經(jīng)在半導體封裝和醫(yī)療設備市場上看到了潛在的應用,。"

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

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)狀保護氣體，保護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氣體,。

當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電的銀納米粒子集成,，因此這種3D打印技術在電子應用中的表現(xiàn)相當出色,。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打印機的打印參數(shù)進行密切控制,。

△Aerosol Jet 3D打印過程特寫,。照片來自Optomec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,。今年早些時候,，弗萊堡大學的科學家們利用3D打印機制造商Nanoscribe公司的雙光子聚合（2PP）技術，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,，該團隊3D打印的物體表面粗糙度為6納米，遠遠低于許多其他玻璃部件中的40-200納米,。

在其他地方,，3D打印機原始設備制造商Nanofabrica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,。