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研究人员在桌面3D打印机上使用导电细丝3D打印电阻

导读: 一组研究人员使用导电炭和基于石墨烯的灯丝3D打印电阻器,通过这种创新的做法,可以直接创建集成到3D打印物理对象中的电子元件,设计人员可以3D打印嵌入式电子设备,这是以前人们无法做到的。

一组研究人员使用导电炭和基于石墨烯的灯丝3D打印电阻器,通过这种创新的做法,可以直接创建集成到3D打印物理对象中的电子元件,设计人员可以3D打印嵌入式电子设备,这是以前人们无法做到的。

研究人员在桌面3D打印机上使用导电细丝3D打印电阻

将可生物降解的导电细丝用于3D打印电路可带来环境效益,3D打印技术可实现更多设计自由度,使制造商能够更好地将电子元件集成到物体中。研究人员使用MakerBot Replicator 2X实验3D打印机,它具有双挤出机,用于他们的工作。创建了测试打印件,然后对3D打印机进行了两次修改:挤出机升级,由于减少了步进电机小齿轮的滑动,因此有助于提高打印的一致性,并附加两个额外的冷却风扇,每个挤出机一个。

研究人员在桌面3D打印机上使用导电细丝3D打印电阻

在修改之前(a)和之后(b)的试件

然后,研究人员使用Autodesk Inventor CAD软件设计了一个立方体形状的电阻器。在每端放置两个电极接触垫。“为了将3D打印电路与LED等外部元件集成在一起,必须提供合适的接触点,”研究人员解释说。“3D打印的接触点应提供足够的刚性,以确保外部元件的安全,同时最大限度地降由于导电细丝的电阻特性,接触电阻在确定测试样品的最终体积电阻中起重要作用。由于这些原因,接触垫被添加到测试样品中。”

每个接触垫是直径为5mm的圆柱体。顶部表面覆盖有银导电涂料,以最大限度地减少接触电阻。这在执行电阻测量时提供均匀的电阻区域。然后创建具有六个电阻器的测试台以表征导电PLA沿X轴的体积电阻的变化,并且创建另一个具有五个电阻器的测试台以表征PLA沿Y轴的电阻变化。创建两个测试台以表征沿Z轴的电阻变化。

研究人员在桌面3D打印机上使用导电细丝3D打印电阻

3D打印电阻器的电阻率根据其构建方向和3D打印工艺参数而变化

“x轴上的电阻扩展导致电阻率增加,但这种增加不是线性的,”研究人员总结道。“对于z轴扩展,电阻率增加主要是线性的。y轴膨胀的电阻率与长度关系曲线在测试范围的中间显示出最小值。”

点评:本次测试为电阻器的设计和3D打印提供了一些指导和建议。尽管研究人员使用了简单的设计进行研究,但3D打印允许从导电材料中创建更复杂的设计并将其整合到电子对象中。随着3D打印的导电材料开始变得越来越容易获得,3D打印电子对象的种类会扩大,会在各种行业中开辟了新的应用。

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