Name: hybrid printing for the fabrication of smart sensors
Uploaded: 2019-01-31T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors at JoVE.com

Dette arbejde er blevet støttet af COMET K1 ASSIC østrigske Smart systemer Integration Research Center. KOMET-Competence Centers for fremragende teknologier-Program er støttet af BMVIT, BMWFW og de føderale provinser i Kärnten og Steiermark.

Forsigtig: Før du bruger betragtes som blæk og klæbemiddel, skal du kontakte det relevante materiale sikkerhedsdatablade (MSDS). Erhvervsdrivende nanopartikel trykfarve og klæbemidler kan være giftige eller kræftfremkaldende, afhængig af fyldstof. Kan du bruge alle passende sikkerhedspraksis, når du udfører inkjet print eller forberedelse af prøver og sørg for at bære passende personlige værnemidler (sikkerhedsbriller, handsker, laboratoriekittel, fuld længde bukser, lukket tå sko).
<p class="jove_cont...

<ol>
	<li>. Standards Worldwide Available from: <a target="_blank" href="https://www.astm.org/">https://www.astm.org/</a> (2012)</li><li>Morris, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mars+Ice+House:+Using+the+Physics+of+Phase+Change+in+3D+Printing+a+Habitat+with+H2O.">Mars Ice House: Using the Physics of Phase Change in 3D Printing a Habitat with H2O.</a> AIAA SPACE Forum. , (2016).</li><li>Jacobs, P. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+Prototyping+&amp;+Manufacturing:+Fundamentals+of+StereoLithography.">Rapid Prototyping &amp; Manufacturing: Fundamentals of StereoLithography.</a> Society of Manufacturing Engineers. , (1992).</li><li>Kief, C. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printing+Multi-Functionality:+Additive+Manufacturing+for+CubeSats.">Printing Multi-Functionality: Additive Manufacturing for CubeSats.</a> AIAA SPACE Forum. , (2014).</li><li>Sing, S. L., An, J., Yeong, W. Y., Wiria, F. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+and+Electron-Beam+Powder-Bed+Additive+Manufacturing+of+Metallic+Implants:+A+Review+on+Processes,+Materials+and+Designs.">Laser and Electron-Beam Powder-Bed Additive Manufacturing of Metallic Implants: A Review on Processes, Materials and Designs.</a> Journal of Orthopedic Research. 34 (3), 369-385 (2016).</li><li>Garcia-Corso, M., Gonzalez, J. M., Vermeulen, J., Rossmann, C., Kranz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Additive+Manufacturing+Hot+Bonded+Inserts+in+Sandwich+Structures.">Additive Manufacturing Hot Bonded Inserts in Sandwich Structures.</a> European Conference on Spacecraft Structures, Materials and Environmental Testing. , (2016).</li><li>Murr, L. E., Johnson, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+metal+droplet+printing+development+and+advanced+materials+additive+manufacturing.">3D metal droplet printing development and advanced materials additive manufacturing.</a> Journal of Materials Research and Technology. 6 (1), 77-89 (2017).</li><li>Stavropoulos, P., Foteinopoulos, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modelling+of+additive+manufacturing+processes:+a+review+and+classification.">Modelling of additive manufacturing processes: a review and classification.</a> Manufacturing Review. 5 (2), (2018).</li><li>Le, D. D., Nguyen, T. N. N., Doan, D. C. T., Dang, T. M. D., Dang, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+interdigitated+electrodes+by+inkjet+printing+technology+for+apllication+in+ammonia+sensing.">Fabrication of interdigitated electrodes by inkjet printing technology for apllication in ammonia sensing.</a> Advances in Natural Sciences: Nanoscience and Nanotechnology. 7 (2), 1-7 (2016).</li><li>Hong, S., Lee, H., Yeo, J., Hwan Ko, ., S, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+selective+laser+methods+for+nanomaterials:+From+synthesis+to+processing.">Digital selective laser methods for nanomaterials: From synthesis to processing.</a> Nano Today. 11, 547-564 (2016).</li><li>Pan, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-Troughput+Near-Field+Optical+Nanoprocessing+of+Solution-Deposited+Nanoparticles.">High-Troughput Near-Field Optical Nanoprocessing of Solution-Deposited Nanoparticles.</a> Small. 6 (16), 1812-1821 (2010).</li><li>Ko, H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+temperature+thermal+engineering+of+nanoparticle+ink+for+flexible+electronics+applications.">Low temperature thermal engineering of nanoparticle ink for flexible electronics applications.</a> Semiconductor Science and Technology. 31, (2016).</li><li>Mattana, G., Briand, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Advances+in+Printed+Sensors+on+Foil.">Recent Advances in Printed Sensors on Foil.</a> Materials Today. 19 (2), 88-99 (2016).</li><li>Sekine, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+Printed+Wearable+Vital+Sensor+for+Human+Pulse+Rate+Monitoring+using+Ferroelectric+Polymer.">Fully Printed Wearable Vital Sensor for Human Pulse Rate Monitoring using Ferroelectric Polymer.</a> Scientific Reports. 8, (2018).</li><li>Molina-Lopez, F., V&#225;squez Quintero, A., Mattana, G., Briand, D., de Rooij, F. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Area+Compatible+Fabrication+and+Encaplsulation+of+Inkjet-Printed+Humidity+Sensors+on+Flexible+Foils+with+Integrated+Thermal+Compensation.">Large-Area Compatible Fabrication and Encaplsulation of Inkjet-Printed Humidity Sensors on Flexible Foils with Integrated Thermal Compensation.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 23 (2), (2013).</li><li>Aliane, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+Printed+Temperature+Sensors+on+Flexible+Substrates.">Enhanced Printed Temperature Sensors on Flexible Substrates.</a> Microelectronics Journal. 45 (12), 1612-1620 (2014).</li><li>Narakathu, B. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+fully+printed+and+flexible+capacitive+pressure+sensor.">A novel fully printed and flexible capacitive pressure sensor.</a> IEEE Sensors. , (2012).</li><li>Zirkl, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PyzoFlex:+a+printed+piezoelectric+pressure+sensing+foil+for+human+machine+interfaces.+Proceedings+Volume+8831,+Organic+Field-Effect+Transistors+XII;+and+Organic+Semiconductors+in+Sensors+and+Bioelectronics+VI.">PyzoFlex: a printed piezoelectric pressure sensing foil for human machine interfaces. Proceedings Volume 8831, Organic Field-Effect Transistors XII; and Organic Semiconductors in Sensors and Bioelectronics VI.</a> SPIE Organic Photonics + Electronics. , (2013).</li><li>Manunza, I., Sulis, A., Bonfiglio, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pressure+Sensing+by+Flexible,+Organic,+Field+Effect+Transistors.">Pressure Sensing by Flexible, Organic, Field Effect Transistors.</a> Applied Phyics Letters. 89 (14), (2006).</li><li>Jensen, G. C., Krause, C. E., Sotzing, G. A., Rusling, J. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inkjet-Printed+Gold+Nanoparticle+Electrochemical+Arrays+on+Plastic.+Application+to+Immunodetection+of+a+Cancer+Biomarker+Protein.">Inkjet-Printed Gold Nanoparticle Electrochemical Arrays on Plastic. Application to Immunodetection of a Cancer Biomarker Protein.</a> Physical Chemistry Chemical Physics. 13 (11), 4888-4894 (2011).</li><li>Lesch, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large+Scale+Inkjet-Printing+of+Carbon+Nanotubes+Electrodes+for+Antioxidant+Assays+in+Blood+Bags.">Large Scale Inkjet-Printing of Carbon Nanotubes Electrodes for Antioxidant Assays in Blood Bags.</a> Journal of Electroanalytical Chemistry. 717, 61-68 (2014).</li><li>Sarfraz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Printed+H2S+Sensor+with+Electro-Optical+Response.">A Printed H2S Sensor with Electro-Optical Response.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 191, 821-827 (2014).</li><li>Sarfraz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printed+Copper+Acetate+Based+H2S+Sensor+on+Paper+Substrate.">Printed Copper Acetate Based H2S Sensor on Paper Substrate.</a> Sensors and Actuators B: Chemical. 173, 868-873 (2012).</li><li>Huang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Novel+Paper-Based+Flexible+Ammonia+Gas+Sensor+via+Silver+and+SWNT-PABS+Inkjet+Printing.">A Novel Paper-Based Flexible Ammonia Gas Sensor via Silver and SWNT-PABS Inkjet Printing.</a> SWNT-PABS Inkjet Printing. Sensors and Actuators B: Chemical. 197, 308-313 (2014).</li><li>Kamyshny, A., Steinke, J., Magdassi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal-based+inkjet+inks+for+printed+electronics.">Metal-based inkjet inks for printed electronics.</a> Open Applied Physics Journal. 4, 19-36 (2011).</li><li>Perelaer, J., de Gans, B. J., Schubert, U. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ink-jet+Printing+and+Microwave+Sintering+of+Conductive+Silver+Tracks.">Ink-jet Printing and Microwave Sintering of Conductive Silver Tracks.</a> Advanced Materials. 18, 2101-2104 (2006).</li><li>Hummelgard, M., Zhang, R., Nilsson, H. -. E., Olin, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+sintering+of+silver+nanoparticle+ink+studied+by+in+situ+TEM+probing.">Electrical sintering of silver nanoparticle ink studied by in situ TEM probing.</a> PLoS One. 6, (2011).</li><li>Kumpulainen, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+temperature+nanoparticle+sintering+with+continuous+wave+and+pulse+lasers.">Low temperature nanoparticle sintering with continuous wave and pulse lasers.</a> Optics and Laser Technology. 43, 570-576 (2011).</li><li>Schr&#246;der, K., McCool, S., Furlan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Broadcast+Photonic+Curing+of+Metallic+Nanoparticle+Films.">Broadcast Photonic Curing of Metallic Nanoparticle Films.</a> Technical Proceedings of the 2006 NSTI Nanotechnology Conference and Trade Show. 3, 198-201 (2006).</li><li>Lopes, A. J., Lee, I. H., MacDonald, E., Quintana, R., Wicker, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser+Curing+of+Silver-Based+Conductive+Inks+for+In-Situ+3D+Structural+Electronics+Fabrication+in+Stereolithography.">Laser Curing of Silver-Based Conductive Inks for In-Situ 3D Structural Electronics Fabrication in Stereolithography.</a> Journal Materials Processing Technology. 214 (9), 1935-1945 (2014).</li><li>Faller, L. -. M., Mitterer, T., Leitzke, J. P., Zangl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design+and+Evaluation+of+a+Fast,+High-Resolution+Sensor+Evaluation+Platform+Applied+to+MEMS+Position+Sensing.">Design and Evaluation of a Fast, High-Resolution Sensor Evaluation Platform Applied to MEMS Position Sensing.</a> IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 67 (5), 1014-1027 (2018).</li><li>Faller, L. -. M., Zangl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feasibility+Considerations+on+an+Inkjet-Printed+Capacitive+Position+Sensor+for+Electrostatically+Actuated+Resonant+MEMS-Mirror+Systems.">Feasibility Considerations on an Inkjet-Printed Capacitive Position Sensor for Electrostatically Actuated Resonant MEMS-Mirror Systems.</a> Journal of Microelectromechanical Systems. 26 (3), 559-568 (2017).</li><li>Faller, L. -. M., Zangl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+design+of+an+inkjet-printed+capacitive+sensor+for+position+tracking+of+a+MOEMS-mirror+in+a+Michelson+interferometer+setup.">Robust design of an inkjet-printed capacitive sensor for position tracking of a MOEMS-mirror in a Michelson interferometer setup.</a> Proceedings of SPIE 10246, Smart Sensors, Actuators, and MEMS VIII. , (2017).</li><li>Faller, L. -. M., Zangl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Robust+design+of+a+3D-+and+inkjet-printed+capacitive+force/pressure+sensor.">Robust design of a 3D- and inkjet-printed capacitive force/pressure sensor.</a> 2016 17th International Conference on Thermal, Mechanical and Multi-Physics Simulation and Experiments in Microelectronics and Microsystems (EuroSimE). , (2016).</li><li>Wang, P. -. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+inkjet+printing+of+catalyst+Pd+ink+for+selective+metallization+apply+to+product+antenna+on+PC/ABS+substrate.">The inkjet printing of catalyst Pd ink for selective metallization apply to product antenna on PC/ABS substrate.</a> 2013 8th International Microsystems, Packaging, Assembly and Circuits Technology Conference (IMPACT). , (2013).</li><li>Quintero, A. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Printing+and+encapsulation+of+electrical+conductors+on+polylactic+acid+(PLA)+for+sensing+applications.">Printing and encapsulation of electrical conductors on polylactic acid (PLA) for sensing applications.</a> 2014 IEEE 27th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (MEMS). , (2014).</li><li>Unnikrishnan, D., Kaddour, D., Tedjini, S., Bihar, E., Saadaoui, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CPW-Fed+Inkjet+Printed+UWB+Antenna+on+ABS-PC+for+Integration+in+Molded+Interconnect+Devices+Technology.">CPW-Fed Inkjet Printed UWB Antenna on ABS-PC for Integration in Molded Interconnect Devices Technology.</a> IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 14, 1125-1128 (2015).</li><li>. Lost Wax Printing &amp; Casting Available from: <a target="_blank" href="https://i.materialise.com/en/3d-printing-technologies/lost-wax-printing-casting">https://i.materialise.com/en/3d-printing-technologies/lost-wax-printing-casting</a> (2018)</li><li>Faller, L. -. M., Krivec, M., Abram, A., Zangl, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=AM+Metal+Substrates+for+Inkjet-Printing+of+Smart+Devices.">AM Metal Substrates for Inkjet-Printing of Smart Devices.</a> Materials Characterization. , (2018).</li><li>Hutchings, I. M., Martin, G. D., Hutchings, I. M., Martin, G. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Introduction+to+Inkjet+Printing+for+Manufacturing.">Introduction to Inkjet Printing for Manufacturing.</a> Inkjet Technology for Digital Fabrication. , 1-20 (2013).</li><li>Baek, M. I., Hong, M., Korvink, J. G., Smith, P. J., Shin, D. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Equalization+of+Jetting+Performance.">Equalization of Jetting Performance.</a> Inkjet-Based Micromanufacturing. , 159-172 (2012).</li><li>Zhang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods for Fabricating Printed Electronics with High Conductivity and High Resolution. , (2014).</li><li>Suganuma, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Introduction to Printed Electronics. , (2014).</li><li>Baxter, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Capacitive Sensors: Design and Applications. , (1997).</li></ol>

En måde at fabrikere multilayer sensor strukturer på 3D-trykt substrater og folie er påvist. AM metal, samt keramik og acrylat type og folie substrater er vist at være velegnet til multilayer inkjet udskrivning, da vedhæftningen mellem underlaget og forskellige lag er tilstrækkelig, såvel som de respektive ledningsevne eller isolering kapacitet. Dette kunne blive vist ved udskrivning lag af ledende strukturer på isoleringsmateriale. Desuden, trykning og hærdning processer for alle lag blev med held udført uden ...

Additive manufacturing (AM) er standardiseret som en proces, hvor materialer er medlem af gøre objekter fra 3D modeldata. Dette sker oftest i lag på lag, og således står i kontrast til subtraktiv fabrikationsteknologier, såsom fremstilling af. Synonymer omfatter 3D-udskrivning, additiv fabrikation, additiv proces, additiv teknikker, additiv lag fremstilling, lag fremstilling og freeform fabrikation. Disse synonymer er gengivet fra standardiseringen af American Society for Testing og materialer (ASTM)1 til at give en entydig definition. I litteraturen omtales 3D-udskrivning som den proces, hvor tykkelsen af de trykte objekter er i rækken af centimeter til selv meter2.
Mere almindelige processer, såsom stereolithography3, muliggør udprintningen af polymerer, men 3D-udskrivning af metal er også allerede er kommercielt tilgængelige. AM af metaller er ansat på mangfoldige områder, såsom for bilindustrien, flyindustrien4og medicinsk5 sektorer. En fordel for aerospace strukturer er mulighed for at udskrive lysere enheder gennem enkle strukturelle ændringer (f.eks.ved hjælp af en honeycomb design). Derfor materialer med, for eksempel, større mekanisk styrke, der ellers ville tilføje en betydelig mængde af vægt (fx, titanium i stedet for aluminium)6, kan være ansat.
Mens 3D-udskrivning af polymerer er allerede veletableret, metal 3D-print er stadig en levende forskningsemne, og en lang række processer er blevet udviklet til 3D-udskrivning af metalkonstruktioner. Dybest set, de tilgængelige metoder kan kombineres i fire grupper7,8, nemlig 1) med en laser eller en elektronstråle til beklædning i en wire-fed proces, 2) sintring systemer ved hjælp af en laser eller en elektronstråle, 3) selektivt smeltende pulver ved hjælp af en laser eller electron stråle (pulver bed fusion), og 4) bindemiddel jetting proces hvor almindeligt, en inkjet printhovedet bevæger sig over et pulver substrat og dispenserer bindemiddel.
Afhængigt af processen, vil de respektive fremstillede prøver udstille forskellige overflade og strukturelle egenskaber7. Disse forskellige egenskaber må betragtes som yderligere bestræbelser på at yderligere functionalize de udskrevne dele (f.eks.ved opdigte sensorer på deres overflader).
I modsætning til 3D-print, trykning processer for at opnå sådan et functionalization (fx., skærm og inkjet print) dækker kun begrænset objekt højder fra mindre end 100 nm9 op til nogle få mikrometer og kan dermed, ofte også omtalt som 2.5 D-udskrivning. Alternativt, laser-baserede løsninger til høj opløsning mønstret er også blevet foreslået10,11. En omfattende gennemgang af de trykprocesser, termisk afhængige smelte temperatur af nanopartikler, og ansøgningerne er givet ved Ko12.
Serigrafi er veletableret i litteratur13,14, indeholder inkjet print en forbedret upscaling evne, sammen med en øget opløsning for udskrivning af mindre funktion størrelser. Ud over, at er det en digital, noncontact udskrivningsmetode muliggør fleksibel aflejring af funktionelle materialer på tre-dimensionelle. Derfor er vores arbejde fokuseret på inkjet print.
Inkjet print teknologi har allerede været ansat i fabrikation af metal (sølv, guld, platin, etc.) sensing elektroder. Anvendelsesområder omfatter temperatur måling15,16, pres og stamme sensing17,18,19, og biosensing20,21, såvel som gas eller dampe analyse22,23,24. Hærdning af sådanne trykte strukturer med begrænset højde forlængelse kan være sker ved hjælp af forskellige teknikker, baseret på termisk25, mikrobølgeovn26, elektriske27, laser28, og fotoniske29 principper.
Fotoniske hærdning for inkjetprintede strukturer gør det muligt for forskere at bruge højenergi, helbredes, ledende blæk på substrater med en lav-temperatur modstand. At udnytte denne omstændighed, kombinationen af 2,5 kan D og 3D udskrivning processer anvendes til at fremstille meget fleksible prototyper inden for smart emballage30,31,32 og smart sensing.
Ledningsevne af 3D trykte metal substrater er af interesse for rumfartssektoren, samt for den medicinske sektor. Det forbedrer ikke bare mekanisk stabilitet af visse dele, men er gavnlig i nær-felt samt Kapacitive sensorer. Et 3D-trykt metalkabinet giver yderligere afskærmning/bevogtning af sensorens front-end-da det kan være elektrisk forbundet.
Formålet er at fabrikere enheder ved hjælp af AM teknologi. Disse enheder bør give en tilstrækkelig høj opløsning i den måling, de er ansat i (ofte på mikro- eller nanoskala), og på samme tid, skal de opfylde høje standarder for pålidelighed og kvalitet.
Det har vist sig at AM teknologi præsenterer brugeren med tilstrækkelig fleksibilitet til at fabrikere optimeret design33,34 , forbedre den samlede måling kvalitet, der kan opnås. Derudover er kombination af polymerer og enkeltlags inkjet print blevet præsenteret i tidligere forskning35,36,37,38.
I dette arbejde, tilgængelige undersøgelser er udvidet, og en anmeldelse om de fysiske egenskaber af AM substrater, med fokus på metaller, og deres kompatibilitet med flerlaget inkjet print og fotoniske hærdning er fastsat. En eksemplarisk multilayer coil design er fastsat i tillægs figur 1. Resultaterne anvendes til at give strategier til inkjet printning af flerlaget sensor strukturer på AM metal substrater.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>PiXDRO LP 50</td>
			<td>Meyer Burger AG</td>
			<td></td>
			<td>Inkjet-Printer with dual-head assembly.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SM-128 Spectra S-class</td>
			<td>Fujifilm Dimatix</td>
			<td></td>
			<td>Printheads with nozzle diameter of 50 &#181;m, 50 pL calibrated dropsize and 800 dpi maximum resolution.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMC-11610/DMC-11601</td>
			<td>Fujifilm Dimatix</td>
			<td></td>
			<td>Disposable printheads with nozzle diameter 21.5 &#181;m, 1 or 10 pL calibrated dropsize</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sycris I50DM-119</td>
			<td>PV Nanocell</td>
			<td></td>
			<td>Conductive silver nanoparticle ink with 50 wt.% silver loading, with an average particle size of 120 nm, in triethylene glycol monomethyl ether.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Solsys EMD6200</td>
			<td>SunChemical</td>
			<td></td>
			<td>Insulating, low-k dielectric ink which is a mixture of acrylate-type monomers. Viscosity is 7-9 cps.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dycotec DM-IN-7002-I</td>
			<td>Dycotec</td>
			<td></td>
			<td>UV curable insulator, Surface Tension: 37.4 mN/m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dycotec DM-IN-7003C-I</td>
			<td>Dycotec</td>
			<td></td>
			<td>UV curable insulator, Surface Tension: 29.7 mN/m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dycotec DM-IN-7003-I</td>
			<td>Dycotec</td>
			<td></td>
			<td>UV curable insulator, Surface Tension: 31.4 mN/m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dycotec DM-IN-7004-I</td>
			<td>Dycotec</td>
			<td></td>
			<td>UV curable insulator, Surface Tension: 27.9 mN/m</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulseforge 1200</td>
			<td>Novacentrix</td>
			<td></td>
			<td>Photonic curing/sintering equipment.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DektatkXT</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td>Stylus Profiler with stylus tip of 12.5 &#181;m diameter and constant force of 4 mg.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C4S</td>
			<td>Cascade Microtech</td>
			<td></td>
			<td>Four-point-probe measurement head.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>2000</td>
			<td>Keithley</td>
			<td></td>
			<td>Multimeter to evaluate the measurements using the four-point-probe.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Helios NanoLab600i</td>
			<td>FEI</td>
			<td></td>
			<td>Focused Ion Beam analysis station which provides high-energy gallium ion milling.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SeeSystem</td>
			<td>Advex Instruments</td>
			<td></td>
			<td>Water contact angle measurement device.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Projet 3500 HDMax</td>
			<td>3D Systems</td>
			<td></td>
			<td>Professional high-resolution polymer 3D-printer. See also (accessed Sep. 2018): https://www.3dsystems.com/sites/default/files/projet_3500_plastic_0115_usen_web.pdf</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polytec PU 1000</td>
			<td>Polytec PT</td>
			<td></td>
			<td>Electrically conductive adhesive based on Polyurethane, available</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microdispenser</td>
			<td>Musashi</td>
			<td></td>
			<td>Needle for microdispensing.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micro-assembly station</td>
			<td>Finetech</td>
			<td></td>
			<td>Equipment for assembly of, e.g., printed circuit boards (PCBs) and placing of chemicals (e.g. solder) and SMD parts.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

hybrid printing for the fabrication of smart sensors

En metode til at kombinere additively fremstillede substrater eller folier og multilayer inkjet print for fabrikation af sensor enheder er præsenteret. Første, tre substrater (acrylat, keramik og kobber) er forberedt. Bestem de resulterende materiale egenskaber af disse substrater, er profilometer, kontakt vinkel, scanning elektron mikroskop (SEM) og fokuseret ion beam (FIB) målinger færdig. Opnåelige udskriftsopløsning og egnet drop volumen for hver substrat er, så fandt gennem drop størrelse tests. Derefter er lag af isolerende og ledende blæk inkjet udskrives skiftevis for at fabrikere target sensor strukturer. Efter hver udskrivning skridt behandles de respektive lag individuelt af fotoniske hærdning. Parametrene bruges til hærdning af hvert lag er tilpasset afhængigt af de trykte blæk, samt på de respektive substrat overflade egenskaber. At bekræfte den resulterende ledningsevne og bestemme kvaliteten af den udskrevne overflade er fire-punkts sonde og profilometer målinger udført. Endelig, en måling set-up og resultater af sådan en all-trykt sensorsystem er vist at vise den opnåelige kvalitet.

Fra SEM billeder vist i figur 1, kan der drages konklusioner på trykproces på de respektive substrater. Skala barer er anderledes på grund af de forskellige serier af den overfladeruhed. I figur 1a, er overfladen af kobber underlaget vist, som er langt den blødeste. Figur 1 c, på den anden side viser stål, et substrat, som ikke er anvendelige til inkjet print på grund af den høje porøsitet o...

Watch this Scientific Journal Video about Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors at JoVE.com

Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

Hybrid udskrivning for fabrikation af Smart sensorer

Her præsenterer vi en protokol for fabrikation af inkjetprintede multilayer sensor strukturer på additively fremstillede substrater og folie.

A method to combine additively manufactured substrates or foils and multilayer inkjet printing for the fabrication of sensor devices is presented. First, ...

Vi fokuserer på kombinationen af 3D-printede underlag og inkjetudskrivning, som er genstand for levende forskning. Vi tror på, at deres kombination kan muliggøre et komplet og normalt censorsystemkoncept i automatiserede produktionslinjer inden for kollaborativ robotteknologi. Så den største fordel ved denne teknik er dens brug af brug.Selv om det stadig er sikrer en høj kvalitet af de opnåede målinger. Som er samlet med tele vedtagelse system prototyper. Når du kombinerer 3D- og inkjetudskrivning til funktionalisering.Det er vigtigt at overveje substrat egenskaber samt blæk egenskaber for de enkelte lag. Også, hærdning dosis afhænger af en kombination af begge. Fremstille det keramiske substrat ved hjælp af litografibaseret keramisk fremstillingsteknologi.For at fremstille sammenkoblinger på ikke-ledende substrater skal den lave temperatur, uovertrive ledende klæbemiddel, med en tidstrykmikrodispenser monteret på en mikroenhedsstation i de relevante vias af de trykte dele. Lad de fabrikerede sammenkoblinger tørre i ti minutter ved 23 grader Celsius og med omgivende tryk. Efter forberedelse af inkjet-udskrivningssystemet og inspektion af overfladeegenskaberne for udskriftsevne som beskrevet i tekstprotokollen.Fastgør underlaget på underlagets tabel med tape, og prægt dets position korrekt. Juster dysen og udskrivningsparametrene i indstillingerne for softwaregrænsefladen ved at redigere printhovedets egenskaber i printersoftwaregrænsefladen. Flyt skrivehovedet til placering i visningen ved hjælp af indstillingen gå til slipvisning i printersoftwaregrænsefladen, og overhold trykfarvens udting.Juster om nødvendigt udskrivningsparametrene for at optimere jettingen. Vælg den dyse, der skubber veldefinerede og homogene dråber blæk til udskrivning. Angiv nummeret på den valgte dyse i printerindstillingerne.Udfør drop størrelsestestene for at bestemme størrelsen på en udskrevet dråbe på substratet for at gøre det udskrive et faldmønster ved hjælp af en kendt printerkonfiguration. Bestem den opnåede dråbestørrelse ved hjælp af et kalibreret mikroskop eller printerens indbyggede kamerasystem. Sørg for, at den efterfølgende anvendte trykopløsning er passende for den observerede blækbefugtning for at fremstille en homogen og lukket overflade.Udskriv flere strukturer med et lag blæk, der bruges til det første enhedslag, på et dummy-underlag. Brug den fotoniske hærdningsproces til isoleringsblækket på metalunderlaget. Åbn bakken på det fotoniske hærdningsudstyr, der indeholder underlagets tabel.Flyt prøven til underlagets tabel over det fotoniske hærdningsudstyr, og fastgør den i overensstemmelse hermed. Juster højden af udstyrsunderlagstabellen ved hjælp af bordspindelen for at flytte prøven til fokusplanet for hærdningsudstyret. Luk bakken, juster hærdningsprofilen som anbefalet af leverandøren for det trykte materiale og udstyrssoftwaregrænsefladen, og tryk på startknappen.Juster dysen og udskrivningsparametrene som beskrevet i tekstprotokollen, og udfør derefter udskrivning. Gentag udskrivningen af et lag blæk, indtil printets homogenitet er tilfredsstillende. Det trykte lags homogenitet styres ved hjælp af et kalibreret mikroskop.Eller ved hjælp af printerens indbyggede kamerasystem. Flyt printerens kamera til udskriftspositionen, og overhold kvaliteten af det udskriftsudskrift, der er angivet i printersoftwaregrænsefladen. For sølv blæk på en keramisk substrat, bruge varmehærdning i en ovn.Som anbefalet med blækket. For at helbrede trykt farvestof-elektrisk blæk bruge fotoniske hærdning udstyr med 200 volt bankspænding og med et millisekund pulser, og gentag pulser otte gange med en frekvens af en hertz. Udfør profilometermålinger for at bestemme det udskrevne lags ruhed og tykkelse.Sæt prøven på profilometerets underlagstabel. Hvis ikke finpudset, skal du finpudse målehovedet ved hjælp af den respektive knap i softwaren. Vælg den opløsning og det område, der skal tilknyttes.Ansting målehovedet ved udgangspositionen og start målingen. Når målingen er afsluttet, skal du kontrollere resultatet for konsistens og gemme dataene. Efter justering af printeren og hærdning parametre, for efterfølgende lag som beskrevet i tekstprotokollen.Sustratet fastgøres på underlagets bord på den tidligere markerede position. Juster dysen og udskrivningsparametrene som før. Vælg det relevante referencepunkt for at udskrive mønsteret, og sørg for, at de udskrevne mønstre er godt justeret med hinanden for at sikre, at enheden fungerer korrekt bagefter.Ilægge den respektive SVG-fil med passende opløsning og størrelse. Udfør udskrivning. Gentag peintinen af et lag blæk, indtil printets homogenitet er tilfredsstillende.Det trykte lags homogenitet styres under et mikroskop. Her anvendes printerens indbyggede kamerasystem. Brug kun fotonisk hærdning til hærdning af dette lag.Brug de parametre, der er bestemt på forhånd, til et isolerende lag eller et ledende lag på isolatoren. Efter hærdning styres de electircal og strukturelle egenskaber af det udskrevne lag. Brug en multimitor til at afgøre, om ledningsevneområdet for det ledende lag er acceptabelt.Sådan bestemmes overfladekvaliteten af de 3D-udskrevne underlag. Scanning elektron mikroskopi analyse er færdig. Overfladen af kobber substrat er vist, hvilket er langt den glatteste.Omvendt stål som et substrat, der ikke kan bruges til inkjetudskrivning på grund af den høje porøsitet og ustabil kontaktvinkel. Også vist er SEM billeder af bronze substrat og titanium prøve overflade. De ledende skrifter på aluminium baseret keramisk substrat har god overflade homogenitet.Så visualiseret her som glathed af de blå kurver. Derudover kan overflader, der taber deres strukturelle integritet identificeres ved de store gradienter i deres højdeprofiler. Disse måleresultater er indsamlet ved hjælp af en demonstrant, der anvender en kapacitiv sensing hovedstol.Her illustrerer kurvernes glathed den høje opnåelige kvalitet på trods af de strukturelle mangler, der kan opstå som følge af trykningsprocesserne. De mest afgørende trin er at sikre tilstrækkelig homogenitet og at kontrollere overfladeegenskaberne af de trykte strukturer. Disse målinger er afgørende aktiveringsfaktorer for efterfølgende trin.Kombinationen af 3D-printede underlag og inkjetudskrivning som middel til funktionalisering er af høj betydning starter udviklingen af fremtidige robotenheder og automatiseret produktion. Disse teknikker gør det muligt at fremstille fleksible sensorsystemer til eftermontering og i konforme systemer. Som betragtes som fremtiden for kollaborative robotteknologi.

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrikation af VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Air Celler til Elektrokemisk Testing

A technique to investigate the properties and performance of new multi-electron metal/air battery systems is proposed and presented. A method for ...

Experiments on Ultrasonic Lubrication Using a Piezoelectrically-assisted Tribometer and Optical Profilometer

Forsøg med Ultrasonic Smøring Ved hjælp af en piezoelektrisk-assisteret Friktionsmåler og optisk profilometer

Friction and wear are detrimental to engineered systems. Ultrasonic lubrication is achieved when the interface between two sliding surfaces is vibrated at ...

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Printing Fabrication of Bulk Heterojunction Solar Cells and In Situ Morphology Characterization

Udskrivning Fabrikation af Bulk heterojunction solceller og<em&gt; In Situ</em&gt; Morfologi Karakterisering

Polymer-based materials hold promise as low-cost, flexible efficient photovoltaic devices. Most laboratory efforts to achieve high performance devices ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Nanostrukturerede Ag-zeolit ​​Composites som Luminescens-baserede Luftfugtighed sensorer

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

Skalerbar stempel udskrivning og fabrikation af Hemiwicking overflader

Hemiwicking is a process where a fluid wets a patterned surface beyond its normal wetting length due to a combination of capillary action and imbibition. ...

Quantifying the Relative Thickness of Conductive Ferromagnetic Materials Using Detector Coil-Based Pulsed Eddy Current Sensors

Kvantificering af den relative tykkelse af ledende ferromagnetiske materialer ved brug af detektor spole baserede pulserende Hvirvelstrømssensorer

Thickness quantification of conductive ferromagnetic materials by means of non-destructive evaluation (NDE) is a crucial component of structural health ...

Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

Multimodal 3D-trykning af fantomer til simulering af biologisk væv

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of ...

Fabrication of Compressed Hosiery and Measurement of its Pressure Characteristic Exerted on the Lower Limbs

Fremstilling af komprimeret strømpe og måling af dets trykkarakteristik udøvet på underekstremiteterne

This article reports the pressure characteristic measurement of compressed hosiery via direct and indirect methods. In the direct method, an interface ...

Fabrication of Carbon-Based Ionic Electromechanically Active Soft Actuators

Fremstilling af kulstofbaserede ioniske elektromekanisk aktive softaktuatorer

Ionic electromechanically active capacitive laminates are a type of smart material that move in response to electrical stimulation. Due to the soft, ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

3D-udskrivning - Evaluering af partikelemissioner fra en 3D-printpen

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...