Name: hybrid printing for the fabrication of smart sensors
Uploaded: 2019-01-31T13:00:00
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이 작품은 혜성 K1 ASSIC 오스트리아 스마트 시스템 통합 연구 센터에 의해 지원 되었습니다. 혜성-역량 센터에 대 한 우수한 기술 프로그램 BMVIT, BMWFW, 카린 티아, 스티리아의 연방 지방에 의해 지원 됩니다.

주의: 고려 잉크 및 접착제를 사용 하기 전에 관련 물질 안전 데이터 시트 (MSDS)를 참조 하십시오. 고용된 나노 잉크 및 접착제 독성 또는 발암 성, 필러에 의존 수 있습니다. 잉크젯 인쇄 또는 샘플의 준비를 수행할 때 모든 적절 한 안전 관행을 사용 하 고 적절 한 개인 보호 장비 (보호 안경, 장갑, 실험실 코트, 전장 바지, 폐쇄 발가락 신발)을 착용 했는지 확인 하십시오.
참고:...

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다층 센서 구조와 호 일 3D 인쇄 기판에 조작 하는 방법은 설명 했다. 세라믹과 아크릴 유형 및 포 일 기판으로 오전 금속 다층 잉크젯 인쇄, 기판 및 다른 레이어 간의 접착은 충분 한로 각각 전도성 또는 절연 기능에 적합 하도록 표시 됩니다. 이 전도성 구조 단열재의 인쇄 층으로 표시 수 있습니다. 또한, 인쇄 및 모든 계층에 대 한 프로세스를 경화 성공적으로 서로 방해 하지 않고 수행 되었습니...

첨가제 제조 (오전) 과정 자료는 3D 모델 데이터에서 개체를 만들기 위해 결합 하는 곳으로 표준화 됩니다. 이것은 일반적으로 레이어 레이어 위에 완료 하 고, 따라서, 빼기 제조 기술, 반도체 제조 등 대조 합니다. 동의어 포함 3D 인쇄, 첨가제 제조, 첨가제, 첨가제 기술, 첨가제 레이어 제조, 레이어 제조 과정과 자유형 제조. 이러한 동의어는 독특한 정의 제공 하기 위해 미국의 사회 테스팅 및 재료 (는 ASTM)1 에 의해 표준화에서 재현 됩니다. 문학에서 3 차원 인쇄 인쇄 개체의 두께에 미터2센티미터의 범위는 프로세스 라고 합니다.
스테레오 리소 그래피3, 등의 일반적인 프로세스, 고분자의 인쇄 있지만 금속 3D 인쇄는 또한 이미 상업적으로 사용할 수 있습니다. 금속의 오전 자동차, 항공 우주4, 및5 의료 분야와 같은 매니폴드 분야에서 채택 된다. 항공 우주 구조에 대 한 장점은 간단한 구조 변화 (예를 들어, 벌집 디자인을 사용 하 여)를 통해 가벼운 장치를 인쇄 하는 가능성입니다. 따라서, 재료와 함께, 예를 들어, 더 큰 기계적인 힘, 그렇지 않으면 상당한 무게 (예를들면, 티타늄 알루미늄 대신)6추가, 채택 될 수 있다.
고분자의 3D 인쇄는 이미 잘 설립, 금속 3D 인쇄는 여전히 활기찬 연구 주제, 그리고 프로세스의 다양 한 금속 구조의 3D 인쇄를 위해 개발 되었습니다. 기본적으로, 사용할 수 있는 방법은 4 그룹7,8, 즉 1) 시스템을 사용 하는 레이저 나 전자 빔 피복 와이어 공급 과정에 대 한 2) 소 레이저 또는 전자 빔, 3) 선택적으로 파우더를 사용 하 여 용 해를 사용 하 여 결합 될 수 있다 레이저 또는 전자 빔 (분말 침대 퓨전), 그리고 4) 바인더, 일반적으로, 잉크젯 프린트 헤드 분말 기판 위로 고 과정 바인딩 에이전트 dispenses 제트기.
과정에 따라 각각 제조 샘플 다른 표면과 구조 속성7을 전시할 것 이다. 이러한 다른 속성 추가 노력 더 인쇄 부분 (예를 들어, 그들의 표면에 센서를 조작 하 여) functionalize에서 고려 되어야 할 것 이다.
3D 인쇄, 달리 인쇄 같은 기능화를 달성 하기 위해 처리 (예., 화면 및 잉크젯 인쇄) 커버만 몇 마이크로미터와는, 100 미만 nm9 에서 개체 높이 제한 따라서, 종종 라고도 2.5 D-인쇄. 또는, 고해상도 패터 닝을 위한 레이저 기반 솔루션 또한 제안 된10,11있었다. 인쇄 프로세스의 종합적인 검토, 열 종속 용융 수 지 온도 나노 입자의 그리고 응용 코12에 의해 주어진 다.
스크린 인쇄는 문학13,14에서 잘 설립, 잉크젯 인쇄는 upscaling 능력이 향상된, 작은 기능 크기의 인쇄에 대 한 증가 해상도 함께 제공 합니다. 게다가, 그것은 디지털, 비접촉 인쇄 방법 3 차원에 기능성 물질의 유연한 증 착을 사용입니다. 따라서, 우리의 일은 잉크젯 인쇄에 초점.
잉크젯 인쇄 기술 이미 (실버, 골드, 플래티넘, 등) 금속 감지 전극의 제조에서 고용 했다. 온도 측정15,16, 압력 및 스트레인 감지17,,1819및 바이오 센 싱20,21로 가스 또는 수증기를 포함 하는 응용 분야 분석22,,2324. 제한 높이 확장명이 같은 인쇄 된 구조의 경화 수 다 열25, 전자 레인지26, 전기27, 레이저28에 따라 다양 한 기술을 사용 하 여 광학적29 원칙.
잉크젯 인쇄 구조에 대 한 광학적 치료 연구원은 낮은 열 저항을 가진 기판에 고 에너지, 경화, 전도성 잉크를 사용 하 여 수 있습니다. 이 상황, 2.5의 조합 이용 D 및 3D 인쇄 프로세스 스마트 포장30,,3132 및 스마트 감지 영역에서 매우 유연한 프로토타입 조작에 사용할 수 있습니다.
3D 인쇄 금속 기판의 전도도 항공 우주 분야 뿐만 아니라 의료 분야에 대 한 관심입니다. 그것은 단지 특정 부품의 기계적 안정성을 향상 되지 않습니다 하지만 용량 성 감지 뿐만 아니라 근처-필드에 도움이 됩니다. 3D 인쇄 금속 하우징 때문에 전기적으로 연결 될 수 있는 추가 보호/감시 센서의의 프런트 엔드 제공 합니다.
목표 오전 기술을 사용 하 여 장치를 조작 하는 것입니다. 이 장치는 그들은 (종종 마이크로 또는 나노)에 대 한 고용은 측정에 충분히 높은 해상도 제공 해야 하 고, 동시에 신뢰성과 품질에 대 한 높은 기준을 충족 해야 합니다.
그것은 보였다 오전 기술 충분 한 유연성을 얻을 수 있는 전반적인 측정 품질을 개선 하는 최적화 된 디자인33,34 을 조작 하는 사용자를 선물 한다. 또한, 고분자 및 단일 레이어 잉크젯 인쇄의 조합 이전 연구35,36,,3738에 발표 되었습니다.
이 작업에 사용할 수 있는 연구를 확장 하 고 오전 기판, 금속, 초점 및 다층 잉크젯 인쇄 및 광자 치료와 호환성의 물리적 특성에 대 한 리뷰 제공 됩니다. 모범적인 다중 층 코일 디자인 보충 그림 1에 제공 됩니다. 결과 오전 금속 기판에 적 층 형 센서의 잉크젯 인쇄에 대 한 전략을 제공 하는 데 사용 됩니다.

<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

없애는 결합 하는 방법을 제조 기판 또는 포 일 및 센서 소자의 제조에 대 한 다층 잉크젯 인쇄 표시 됩니다. 첫 번째, 세 기판 (아크릴, 세라믹, 및 구리) 준비 된다. 이러한 기판의 물성 결과 확인 하려면 profilometer, 접촉 각, 스캐닝 전자 현미경 (SEM), 그리고 집중 된 이온 빔 (FIB) 측정 할 수 있습니다. 달성 인쇄 해상도 및 각 기판에 대 한 적합 한 드롭 볼륨, 다음, 드롭 크기 테스트를 통해 발견 된다. 그럼, 절연 성 및 전도성 잉크의 레이어 또는 조작 대상 센서 구조를 인쇄 하는 잉크젯 있습니다. 각 인쇄 단계 후 각 레이어 광자 치료에 의해 개별적으로 처리 됩니다. 각 층의 경화에 사용 되는 매개 변수는 각 기판의 표면 특성에 뿐만 아니라 인쇄 된 잉크에 따라 적응은. 확인 결과 전도도 하 고 인쇄의 품질을 결정 하, 4 포인트 프로브 및 profilometer 측정 할 수 있습니다. 마지막으로, 측정 설정과 같은 모든 인쇄 센서 시스템에 의해 달성 결과 달성 품질 표시 됩니다.

그림 1에 표시 된 SEM 이미지에서 각각 기판에 전이성에 결론을 그릴 수 있습니다. 눈금 막대는 표면 거칠기의 다른 범위 때문에 다른. 그림 1a는 훨씬 부드러운 구리 기판의 표면이 표시 됩니다. 그림 1 c, 다른 한편으로, 쇼 스틸, 기판은 높은 다공성과 불안정 한 접촉 각 ( 표 2참조) 잉크젯 인쇄...

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Hybrid Printing for the Fabrication of Smart Sensors

스마트 센서의 제조에 인쇄 하는 하이브리드

여기 선물이 없애는 제조 기판 및 호 일에 잉크젯 인쇄 적 층 형 센서의 제조에 대 한 프로토콜.

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

우리는 생생한 연구의 대상이되는 3D 인쇄 기판과 잉크젯 인쇄의 조합에 초점을 맞추고 있습니다. 우리는 이들의 조합이 협업 로봇의 자동화된 생산 라인에서 완전하고 정상적인 검열 시스템 개념을 가능하게 할 수 있다고 믿습니다. 그래서이 기술의 주요 장점은 사용의 사용입니다.여전히 얻은 측정의 높은 품질을 보장하지만. 이는 텔레 채택 시스템 프로토타입과 함께 수집됩니다. 기능화를 위해 3D 및 잉크젯 인쇄를 결합할 때.개별 레이어에 대한 잉크 특성뿐만 아니라 기판 특성을 고려하는 것이 중요합니다. 또한, 경화 량은 둘 다의 조합에 따라 달라집니다. 리소그래피 기반 세라믹 제조 기술로 세라믹 기판을 제작합니다.비전도성 기판에서 상호 연결을 제작하려면 마이크로 조립 스테이션에 시간 압력 마이크로 디스펜서를 장착하여 인쇄된 부품의 적절한 병지에 장착된 저온, 치료 가능한 전도성 접착제를 분배합니다. 제작 된 상호 연결은 23섭씨23도에서 주변 압력으로 10 분 동안 건조하게 둡니다. 잉크젯 인쇄 시스템을 제조한 후 텍스트 프로토콜에 설명된 바와 같이 인쇄 능력에 대한 표면 특성을 검사한다.접착 테이프를 사용하여 기판 테이블의 기판을 수정하고 위치를 적절하게 표시합니다. 프린터 소프트웨어 인터페이스에서 인쇄 헤드의 속성을 편집하여 소프트웨어 인터페이스 설정에서 노즐 및 인쇄 매개 변수를 조정합니다. 프린터 소프트웨어 인터페이스에서 뷰 위치 옵션을 삭제하고 잉크의 제팅을 관찰하기 위해 이동을 사용하여 인쇄 헤드를 드롭 뷰 위치로 이동합니다.필요한 경우 인쇄 매개 변수를 조정하여 제팅을 최적화합니다. 인쇄를 위해 잘 정의되고 균일한 잉크 방울을 배출하는 노즐을 선택합니다. 프린터 기본 설정에서 선택한 노즐 수를 입력합니다.드롭 크기 테스트를 수행하여 기판에 하나의 인쇄된 드롭 의 크기를 결정하여 알려진 프린터 구성을 사용하여 드롭 패턴을 인쇄합니다. 보정된 현미경 또는 프린터의 내장된 카메라 시스템을 사용하여 달성된 낙하 크기를 결정합니다. 이후에 사용된 인쇄 해상도가 관찰된 잉크 습윤에 적합하여 균일하고 닫힌 표면을 제작하는 것이 적절한지 확인합니다.첫 번째 장치 레이어에 사용되는 잉크 층으로 여러 구조를 더미 기판에 인쇄합니다. 금속 기판의 절연 잉크에 대한 광장 경화 공정을 사용합니다. 기판 테이블을 포함하는 포토닉 경화 장비의 트레이를 엽니다.샘플을 포토닉 경화 장비의 기판 테이블로 이동하여 그에 따라 수정합니다. 테이블 스핀들(spindle)을 사용하여 장비 기판 테이블의 높이를 조정하여 샘플을 경화 장비의 초점 평면으로 이동합니다. 트레이를 닫고, 인쇄된 재료 및 장비 소프트웨어 인터페이스에 대한 공급업체의 권장대로 경화 프로파일을 조정하고 시작 버튼을 누릅니다.텍스트 프로토콜에 설명된 대로 노즐 및 인쇄 매개 변수를 조정한 다음 인쇄를 수행합니다. 인쇄의 균일성이 만족스러울 때까지 한 층의 잉크 인쇄를 반복합니다. 보정된 현미경을 사용하여 인쇄층의 균질성을 제어합니다.또는 프린터의 내장 된 카메라 시스템을 사용하. 프린터의 카메라를 인쇄 위치로 이동하고 프린터 소프트웨어 인터페이스에 제공된 인쇄 품질을 관찰합니다. 세라믹 기판에 은 잉크를 사용 하 여 오븐에서 열 경화를 사용 하십시오.잉크와 함께 추천합니다. 인쇄된 염료 전기 잉크를 치료하기 위해 200볼트 뱅크 전압과 1밀리초 펄스로 광장 경화 장비를 사용하고, 한 헤르츠의 주파수에서 펄스를 8회 반복한다. 프로피로미터 측정을 수행하여 인쇄된 층의 거칠기와 두께를 결정합니다.프로실로미터의 기판 테이블에 샘플을 놓습니다. 연마하지 않으면 소프트웨어의 각 버튼을 사용하여 측정 헤드를 연마합니다. 매핑해야 하는 해상도와 영역을 선택합니다.측정 헤드를 시작 위치에 놓고 측정을 시작합니다. 측정이 완료되면 결과를 일관성을 확인하고 데이터를 저장합니다. 프린터를 조정하고 매개 변수를 경화한 후 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 후속 레이어에 대해 설명합니다.이전에 표시된 위치에서 기판 표의 서스트레이를 수정합니다. 노즐 및 인쇄 매개 변수를 이전과 같이 조정합니다. 패턴을 인쇄하기 위해 적절한 기준점을 선택하고 인쇄된 패턴이 서로 잘 정렬되어 있는지 확인하여 나중에 장치의 적절한 기능을 보장합니다.적절한 해상도와 크기로 각 SVG 파일을 로드합니다. 인쇄를 수행합니다. 프린트의 균일성이 만족스러울 때까지 잉크 의 한 층의 모틴을 반복합니다.현미경으로 인쇄 된 층의 균질성을 제어합니다. 여기서프린터의 내장 카메라 시스템이 사용됩니다. 이 레이어의 경화에만 포토닉 경화를 사용합니다.절연 층 또는 절연체의 전도성 층에 대해 미리 결정된 매개 변수를 사용합니다. 경화 후 인쇄 된 층의 전기 및 구조 적 특성을 제어하십시오. 전도성 층의 전도도 범위가 허용되는지 확인하려면 멀티미터를 사용합니다.3D 인쇄 기판의 표면 품질을 결정합니다. 스캐닝 전자 현미경 분석이 수행됩니다. 구리 기판의 표면이 가장 매끄럽게 표시됩니다.반대로, 높은 다공성과 불안정한 접촉 각도로 인해 잉크젯 인쇄에 사용할 수 없는 기판으로 강철. 또한, 청동 기판과 티타늄 샘플 표면의 SEM 이미지가 도시되어 있다. 알루미늄 기반 세라믹 기판의 전도도는 표면 균질성이 좋다.파란색 곡선의 부드러움으로 여기에 시각화. 또한 높이 프로파일의 큰 그라데이션으로 구조적 무결성을 상실한 표면을 식별할 수 있습니다. 이러한 측정 결과는 커패시케이터 감지 주체를 사용하는 데모를 사용하여 수집됩니다.여기서 곡선의 부드러움은 인쇄 공정으로 인해 발생할 수 있는 구조적 결함에도 불구하고 높은 달성 가능한 품질을 보여줍니다. 가장 중요한 단계는 충분한 균일성을 보장하고 인쇄 된 구조의 표면 특성을 제어하는 것입니다. 이러한 메트릭은 후속 단계에 대한 중요한 요소입니다.3D 프린팅 기판과 잉크젯 프린팅을 기능화를 위한 수단으로 결합한 것은 미래의 로봇 장치 및 자동화된 생산의 개발을 시작한다. 이러한 기술을 통해 적응형 센서 시스템을 개조하고 신뢰할 수 있는 시스템에서 사용할 수 있습니다. 이는 협업 로봇의 미래로 간주됩니다.

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Engineering

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

VB의 제작<sub&gt; 2</sub전기 테스트를위한&gt; / 공기 전지

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

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

초음파 윤활에 대한 실험은 압전 이용한 마찰 계 및 광학 프로파일로 사용

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

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벌크 이종 접합 태양 전지의 인쇄 제작 및<em&gt; 현장에서</em&gt; 형태학 특성

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

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발광 기반 습도 센서와 같은 나노 구조 AG-제올라이트 복합

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Scalable Stamp Printing and Fabrication of Hemiwicking Surfaces

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