Badacze 3D rezystory drukowe z przewodzącego elektryczność włókna na stacjonarnej drukarce 3D

W artykule zatytułowanym "Charakterystyka rezystorów tworzonych przez wytwarzanie stopionego filamentu przy użyciu żarnika przewodzącego elektrycznie" para naukowców 3D drukuje oporniki z wykorzystaniem przewodzącej elektryczność sadzy i żarnika opartego na grafenie.

Ta nowatorska umiejętność bezpośredniego tworzenia komponentów elektrycznych zintegrowanych z drukowanymi obiektami 3D pozwala projektantom i projektantom 3D drukować nowe i / lub ulepszone urządzenia z wbudowaną elektroniką, czego wcześniej nie mogli zrobić ", wyjaśniają naukowcy.

Korzystanie biodegradowalne włókno przewodzące do obwodów drukowanych 3D zapewnia korzyści środowiskowe, a technologia drukowania 3D pozwala na większą swobodę projektowania, umożliwiając producentom lepszą integrację komponentów elektrycznych w obiektach. Naukowcy wykorzystali drukarkę Expert Expert 2X Experimental 3D, która ma podwójne wytłaczarki do swojej pracy. Utworzono wydruk testowy, a następnie wprowadzono dwie modyfikacje do drukarki 3D: ulepszenie bloku ekstrudera, które pomogło poprawić spójność wydruków z powodu zmniejszonego poślizgu przekładni zębatej silnika krokowego; i mocowanie dwóch dodatkowych wentylatorów chłodzących, po jednym dla każdej wytłaczarki.

Naukowcy zaprojektowali następnie rezystor w kształcie sześcianu za pomocą oprogramowania Autodesk Inventor CAD. Na każdym końcu umieszczono dwie elektrodowe nakładki kontaktowe.

"Aby zintegrować obwody drukowane 3D z elementami zewnętrznymi, takimi jak diody LED, należy zapewnić odpowiedni punkt kontaktowy" - wyjaśniają naukowcy. "Trójwymiarowy punkt kontaktu powinien zapewniać wystarczającą sztywność, aby zabezpieczyć elementy zewnętrzne, jednocześnie minimalizując opór styku. Ze względu na rezystywną właściwość przewodzącego filamentu oporność na kontakt odgrywa znaczącą rolę w określaniu końcowej rezystancji objętościowej badanej próbki. Z tych powodów do próbki testowej dodaje się podkładki kontaktowe. "

Każda nakładka stykowa ma cylinder o średnicy 5 mm. Górna powierzchnia pokryta jest srebrną farbą przewodzącą, aby zminimalizować oporność styku. Zapewnia to równomierny obszar rezystancyjny podczas wykonywania pomiarów rezystancji.

Następnie utworzono testówkę z sześcioma opornikami, aby scharakteryzować zmianę rezystancji objętościowej przewodzącego PLA wzdłuż osi X, i utworzono kolejną pulę testową z pięcioma opornikami, aby scharakteryzować zmianę oporu PLA wzdłuż osi Y. Utworzono dwie testówki, aby scharakteryzować zmianę rezystancji wzdłuż osi Z.

Rezystywność rezystorów drukowanych 3D różniła się w zależności od ich budowyorientacja i parametry procesu drukowania 3D.

"Ekspansje rezystora w osi x spowodowały zwiększenie rezystywności, ale wzrost ten nie był liniowy" - podsumowują naukowcy. W przypadku rozszerzeń w osi Z wzrost rezystywności był w większości liniowy. Wykres rezystywności względem długości dla rozwinięcia osi y wykazywał minimalną wartość w środku zakresu testowego. "

Artykuł zawiera kilka wskazówek i zaleceń dotyczących projektowania i drukowania 3D rezystorów elektrycznych. Chociaż naukowcy wykorzystali prosty projekt do swoich badań, drukowanie 3D pozwala na tworzenie znacznie bardziej złożonych projektów z materiałów przewodzących i włączonych do obiektów elektrycznych. Ponieważ materiały przewodzące do drukowania 3D stają się coraz bardziej dostępne, różnorodność drukowanych obiektów elektrycznych 3D powinna się rozszerzyć, otwierając nowe aplikacje w szeregu branż.

Autorami publikacji są Nebojsa I. Jaksic i Pratik D. Desai.