17 000% redukcja kosztów dzięki drukowaniu 3D w otwartym kodzie źródłowym: Michigan Tech Study prezentuje parametryczny 3D z nadrukiem szczelinowym

Dr. Pearce, główny zwolennik zrównoważonego rozwoju i technologii otwartego oprogramowania, wcześniej uczył inżynierskiego kursu inżynierskiego, jak budować drukarki 3D typu open source, a czworo jego byłych studentów, starając się promować równowagę ekologiczną w druku 3D, wytwarzanie i sprzedaż włókien pochodzących z recyklingu i biodegradowalnych.

"Okładzina z dyszami szczelinowymi jest stosowana do nakładania różnych ciekłych chemikaliów na podłoża ze szkła, stali nierdzewnej lub tworzywa sztucznego w celu opracowania i produkcji szerokiej gamy zastosowań, takich jak : ogniwa fotowoltaiczne, płaskie wyświetlacze panelowe (w tym LCD, OLED i elastyczne), półprzewodnikowe oświetlenie i drukowane czujniki elektroniki, RFID, ogniwa paliwowe i baterie litowo-jonowe ", powiedział dr Pearce dla 3DPrint.com.

Zespół badawczy był w stanie stworzyć system automatów do gry w rulon, który zwykle kosztowałby nawet dobrze finansowane laboratorium 4000 dolarów ze względu na skomplikowane koszty obróbki, za jedyne 25 centów z przekonwertowanej drukarki 3D RepRap - zadziwiające 1 7,000% spadek kosztów. Następnie naukowcy zastosowali nowy system z pompką strzykawkową z nadrukiem 3D, aby wydrukować szerokopasmowe półprzewodniki z szerokopasmową przerwą przy użyciu tlenku niklu CD3D . / p>

Dr. Pearce powiedział firmie 3DPrint.com: "Takie podejście ma wiele zalet oprócz kosztów: niższe czasy realizacji, wyższe zyski niż konkurencyjne technologie, takie jak powlekanie wirowe, większa personalizacja i możliwość skalowania do odkładania na rolki, jeśli twój haker działa."

Wyniki ich studium przypadku zostały wyszczególnione w artykule zatytułowanym "Parametryczny, 3-D z nadrukiem, automat do druku półprzewodnikowego", opublikowany w czasopiśmie Additive Manufacturing; współautorzy obejmują L.Y. Beeker, Adam M. Pringle, obydwaj z Michigan Tech's Department o! Materiały Nauka i Inżynieria oraz dr Pearce.

Streszczenie brzmi:

"Powłoka szczelinowa zyskuje coraz większą popularność, ponieważ jest to niski koszt operacyjny i łatwo skalowana technika przetwarzania dla osadzania cienkie i jednolite filmy szybko, jednocześnie minimalizując straty materiału. Złożona wewnętrzna geometria konwencjonalnych matryc szczelinowych wymaga kosztownej obróbki, która ogranicza dostępność i eksperymentowanie. W celu przezwyciężenia tych problemów badanie to jest oparte na otwartym podejściu sprzętowym, które wykorzystuje otwartą drukarkę trójwymiarową do wytworzenia matrycy szczelinowej, a następnie do funkcjonalizacji trójwymiarowego systemu drukowania matrycowego. Materiały polimerowe są testowane i dobierane pod kątem kompatybilnościze zwykłymi rozpuszczalnikami i używane do wytwarzania niestandardowej głowicy szczelinowej. Ta matryca szczelinowa jest następnie zintegrowana z drukarką trójwymiarową powiększoną pompą strzykawkową, aby utworzyć dodatkową platformę do wytwarzania cienkowarstwowych urządzeń półprzewodnikowych. Pełna konstrukcja systemu szczelinowego ujawnia się tutaj przy użyciu licencji typu open source, zawierającej oprogramowanie i protokoły operacyjne. To badanie pokazuje, że funkcjonalne matryce szczelinowe klasy laboratoryjnej mogą być drukowane trójwymiarowo przy użyciu tanich metod sprzętowych o otwartym kodzie źródłowym. Studium przypadku wykorzystujące NiO2 wykazało wartość skuteczną RMS 0,486 nm, grubość 17-49 nm i maksymalną transmisję optyczną 99,1%, co pokazuje, że to podejście do wytwarzania dodatków do matryc szczelinowych, jak również wytwarzanie jest zdolne do wytwarzania żywotnych warstw materiały elektroniczne. Dzięki tej metodzie uzyskano oszczędności w wysokości ponad 17 000% w porównaniu z komercyjnymi systemami do automatów wrzutowych do laboratoriów. "

Kostka do gry wrzutowej została najpierw modelowana przy użyciu oprogramowania OpenSCAD, zanim została wykonana na otwartym FFF drukarka 3d. Następnie matrycę szczelinową zintegrowano z drukarką 3D Prusa Mendel i1 za pomocą pompy strzykawkowej, aby utworzyć platformę druku 3D dla cienkowarstwowych urządzeń półprzewodnikowych; Następnie nałożono powłoki półprzewodnikowe, stosując matrycę szczelinową 3D wydrukowaną z materiału PETG, o długości do 17 nm. Wyniki tego badania pokazują, że możliwe jest drukowanie 3D funkcjonalnych matryc szczelinowych klasy laboratoryjnej.

"Przedstawiony tu model parametryczny open source matrycy szczelinowej umożliwia zmianę podstawowych geometrii i dostosowanie do dany eksperyment i wydrukowany w ciągu kilku godzin. Proces ten przyda się naukowcom zajmującym się badaniem cienkich warstw, a jednocześnie stworzy potencjał dla taniej, skalowalnej produkcji ", konkluduje badanie.