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

Este trabalho tem sido apoiado pela cometa K1 ASSIC austríaco inteligente sistemas integração centro de pesquisa. Os centros de cometa-competência para excelentes tecnologias-programa é suportado pelo BMVIT, BMWFW e as províncias federais de Caríntia e Estíria.

Atenção: Antes de utilizar o considerado tintas e adesivos, por favor consulte o relevante Material segurança dados folhas (MSDS). A tinta de nanopartículas independentes e adesivos podem ser tóxicas ou cancerígenas, dependente do enchimento. Por favor, usar todas as práticas de segurança adequadas ao executar impressão jato de tinta ou a preparação de amostras e certifique-se de usar equipamento de protecção adequado (óculos de segurança, luvas, jaleco, calça longa-metragem, sapatos fechados).
<p cla...

<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>

Uma maneira de fabricar estruturas multicamadas sensor em substratos de impressão 3D e na folha é demonstrada. Metal de AM, bem como substratos cerâmicos e acrilato, tipo e folha são mostrados para ser adequado para impressão inkjet multicamado, como a aderência entre o substrato e as diferentes camadas é suficiente, bem como a respectiva capacidade de condutividade ou isolamento. Isto podia ser exibido por impressão camadas de estruturas condutoras em material isolante. Além disso, a impressão e processos para...

Fabricação de aditiva (AM) é padronizada como um processo onde os materiais são juntou-se tornar objetos de dados do modelo 3D. Isto é feito geralmente camada sobre camada e, assim, contrasta com tecnologias de fabricação subtrativa, como fabricação de semicondutores. Sinônimos incluem fabricação 3D-impressão, aditiva aditivo processo, técnicas de aditivas, fabricação de camada aditivo, fabricação de camada e fabricação freeform. Esses sinônimos são reproduzidos de padronização pelo sociedade americana de testes e materiais (ASTM)1 para fornecer uma definição única. Na literatura, a impressão 3D é referido como o processo onde a espessura dos objetos impressas está na faixa de centímetros até metros2.
Processos mais comuns, como a estereolitografia3, permitem a impressão de polímeros, mas também a impressão 3D de metal já está comercialmente disponível. O AM de metais é empregado em múltiplas áreas, tais como para o automotivo, aeroespacial,4e médica5 sectores. Uma vantagem para estruturas aeroespaciais é a possibilidade de imprimir mais leves dispositivos através de simples mudanças estruturais (por exemplo, usando um design de favo de mel). Consequentemente, materiais com, por exemplo, maior resistência mecânica, que caso contrário gostaria de acrescentar uma quantidade significativa de peso (por exemplo, titânio ao invés de alumínio)6, podem ser empregadas.
Enquanto a 3D-impressão de polímeros já está bem estabelecida, 3D-impressão do metal ainda é um tópico de pesquisa vibrante, e uma variedade de processos foram desenvolvidos para a impressão de 3D de estruturas metálicas. Basicamente, os métodos disponíveis podem ser combinados em quatro grupos de7,8, ou seja 1) usando um laser ou feixe de elétrons para revestimento em um processo de fio-alimentado, 2) sinterização sistemas usando um laser ou feixe de elétrons, derretendo 3) seletivamente usando pó um feixe de laser ou elétron (fusão de cama de pó) e 4) um fichário jorrando processo onde, comumente, uma cabeça de impressão jato de tinta se move sobre um substrato de pó e dispensa aglomerante.
Dependendo do processo, as respectivas amostras manufacturadas irão expor diferentes propriedades de superfície e estrutural7. Essas diferentes propriedades terá que ser considerada em mais esforços para funcionalizar ainda mais as peças impressas (por exemplo, pela fabricação de sensores em suas superfícies).
Em contraste com o 3D-impressão, impressão processos para alcançar tal um functionalization (EG., tela e impressão inkjet) tampa somente limitado alturas objeto de menos de 100 nm9 até alguns micrômetros e são, assim, muitas vezes também conhecido como 2.5 D-impressão. Alternativamente, soluções baseadas em laser para a padronização de alta resolução foram também propostos10,11. Uma revisão abrangente dos processos de impressão, derretem o termicamente dependentes da temperatura de nanopartículas, e as aplicações é dada por Ko12.
Embora a serigrafia está bem estabelecida na literatura13,14, impressão inkjet fornece uma melhor capacidade de upscaling, juntamente com uma maior resolução para a impressão de tamanhos menores do recurso. Além disso, é um método de impressão digital, sem contacto, permitindo a deposição flexível de materiais funcionais na tridimensional. Por conseguinte, nosso trabalho é focado em impressão jato de tinta.
Tecnologia de impressão jato de tinta já foi empregada na fabricação de eletrodos de detecção de metal (prata, ouro, platina, etc.). Áreas de aplicação incluem a medição de temperatura15,16, pressão e tensão sensoriamento17,18,19e biosensing20,21, bem como gás ou vapor análise de23,22,24. A cura de tais estruturas impressas com extensão de altura limitada pode ser feito utilizando várias técnicas, com base em térmica25microondas26, elétrica27, laser,28e fotônico29 princípios.
Fotônico cura para estruturas de impressão a jato de tinta permite aos pesquisadores usar tintas de alta energia, curáveis, condutoras em substratos com uma resistência de baixa temperatura. Nesta circunstância, a combinação de 2.5 a explorar processos D e 3D-impressão podem ser empregados para fabricar protótipos altamente flexíveis na área de embalagem inteligente30,31,32 e detecção inteligente.
A condutividade de substratos metálicos 3D-impresso é de interesse para o setor aeroespacial, bem como para o setor médico. Não só melhora a estabilidade mecânica de certas partes, mas é benéfico em campo próximo, bem como sensoriamento capacitivo. Uma caixa de metal 3D-impresso fornece adicional blindagem/proteção do sensor front-end já que ele pode ser conectado eletricamente.
O objetivo é fabricar dispositivos usando tecnologia de AM. Estes dispositivos devem fornecer uma resolução suficientemente alta (muitas vezes em micro - ou nanoescala) são utilizados para a medição e, ao mesmo tempo, eles devem cumprir elevados padrões em matéria de qualidade e confiabilidade.
Ficou demonstrado que a tecnologia AM apresenta ao usuário com flexibilidade suficiente para fabricar projetos otimizados33,34 , que melhoram a qualidade de medição global que pode ser alcançada. Além disso, a combinação de polímeros e impressão inkjet de camada única tem sido apresentada em pesquisa anterior35,36,37,38.
Neste trabalho, os estudos disponíveis são estendidos, e uma revisão sobre as propriedades físicas dos substratos de AM, com foco em metais e a sua compatibilidade com impressão inkjet multicamadas e cura fotônico é fornecida. Um projeto exemplar bobina multilayer é fornecido em complementar a Figura 1. Os resultados são utilizados para fornecer estratégias para a impressão jato de tinta de estruturas multicamadas sensor em substratos metálicos AM.

<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

Um método de combinar aditivamente fabricado substratos ou folhas e impressão inkjet multicamadas para a fabricação de dispositivos do sensor é apresentada. Primeiro, preparam-se três substratos (acrilato, cerâmica e cobre). Para determinar as propriedades de material resultantes destes substratos, perfilômetro, ângulo de contato, microscópio eletrônico de varredura (SEM) e íon focalizado (FIB) de feixe medições são feitas. A resolução de impressão realizável e soltar adequado volume para cada substrato, em seguida, encontram-se através dos testes de tamanho de gota. Em seguida, camadas de tinta isolante e condutor são jato de tinta imprimido alternadamente para fabricar as estruturas de sensor de alvo. Após cada etapa da impressão, as respectivas camadas individualmente são tratadas pela cura fotônico. Os parâmetros utilizados para a cura de cada camada são adaptados dependendo da tinta impressa, bem como sobre as propriedades da superfície do substrato respectivo. Para confirmar a condutividade resultante e para determinar a qualidade da superfície impressa, sonda de quatro pontos e perfilômetro medições são feitas. Finalmente, uma armação de medição e resultados obtidos por um sistema tão impresso todo sensor são mostrados para demonstrar a qualidade alcançável.

As imagens SEM mostrado na Figura 1, podem elaborar-se conclusões sobre a qualidade de impressão em substratos respectivos. As barras da escala são diferentes devido os diferentes intervalos da rugosidade da superfície. Na Figura 1a, a superfície do substrato cobre é mostrada, que é de longe o mais suave. Figura 1 c, por outro lado, mostra de aço, um substrato que não é utilizável para imp...

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

Híbrido de impressão para a fabricação de sensores inteligentes

Aqui nós apresentamos um protocolo para a fabricação de estruturas de sensor multicamadas de impressão a jato de tinta em substratos aditivamente manufacturados e folha.

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

Focamos na combinação de substratos impressos em 3D e impressão a jato de tinta que está sujeita a pesquisas vívidas. Acreditamos que sua combinação pode permitir um conceito completo e normal de sistema de censura em linhas de produção automatizadas em robótica colaborativa. Assim, a principal vantagem dessa técnica é o uso.Embora ainda assegure uma alta qualidade das medidas obtidas. Que estão reunidos com os protótipos do sistema de adoção de tele. Ao combinar impressão 3D e jato de tinta para funcionalização.É importante considerar as propriedades do substrato, bem como as propriedades de tinta para camadas individuais. Além disso, a dose de cura depende de uma combinação de ambos. Fabricar o substrato cerâmico pela tecnologia de fabricação cerâmica baseada em litografia.Para fabricar interconexões em substratos não condutores, dispense o adesivo condutor de baixa temperatura e curável, com um micro-dispensador de pressão de tempo montado em uma estação de micromontagem nas vias apropriadas das peças impressas. Deixe as interconexões fabricadas secarem por dez minutos a vinte e três graus Celsius e com pressão ambiente. Após a elaboração do sistema de impressão a jato de tinta e a inspeção das propriedades de superfície para a capacidade de impressão, conforme descrito no protocolo de texto.Fixar o substrato na tabela do substrato usando fita adesiva e marque sua posição adequadamente. Ajuste o bocal e os parâmetros de impressão nas configurações da interface de software editando as propriedades da cabeça de impressão na interface de software das impressoras. Mova a cabeça de impressão para a posição de exibição de gota usando a opção ir para soltar a opção de posição de exibição na interface de software das impressoras e observe o lançamento da tinta.Se necessário, ajuste os parâmetros de impressão para otimizar o lançamento. Escolha o bocal que ejeta gotas bem definidas e homogêneas de tinta para impressão. Digite o número do bocal escolhido nas preferências das impressoras.Realize os testes de tamanho de gota para determinar o tamanho de uma gota impressa no substrato para imprimir um padrão de queda usando uma configuração de impressora conhecida. Determine o tamanho da queda alcançado, usando um microscópio calibrado ou o sistema de câmera embutido da impressora. Certifique-se de que a resolução de impressão posteriormente utilizada é apropriada para que a tinta observada seja adequada para fabricar uma superfície homogênea e fechada.Imprima várias estruturas com uma camada de tinta usada para a primeira camada do dispositivo em um substrato falso. Use o processo de cura fotônica para a tinta isolante no substrato metálico. Abra a bandeja do equipamento de cura fotônica contendo a mesa do substrato.Mova a amostra para a mesa do substrato do equipamento de cura fotônica e fixe-a em conformidade. Ajuste a altura da tabela do substrato do equipamento usando o eixo de mesa para mover a amostra para o plano focal do equipamento de cura. Feche a bandeja, ajuste o perfil de cura conforme recomendado pelo fornecedor para o material impresso e a interface de software do equipamento e pressione o botão de partida.Ajuste o bocal e os parâmetros de impressão conforme descrito no protocolo de texto e, em seguida, realize a impressão. Repita a impressão de uma camada de tinta até que a homogeneidade da impressão seja satisfatória. Controle a homogeneidade da camada impressa, utilizando um microscópio calibrado.Ou usando o sistema de câmera embutido da impressora. Mova a câmera da impressora para a posição de impressão e observe a qualidade da impressão dada na interface de software da impressora. Para tinta prateada em um substrato de cerâmica, use a cura térmica em um forno.Conforme recomendado com a tinta. Para curar tinta tingiônica-elétrica impressa use o equipamento de cura fotônica com tensão bancária de 200 volts e com pulsos de milissegundo, e repita os pulsos oito vezes em uma frequência de um hertz. Realize medições de perfil para determinar a rugosidade e espessura da camada impressa.Coloque a amostra na tabela do substrato do perfil. Se não for aperfeiçoado, aprimore a cabeça de medição usando o respectivo botão no software. Escolha a resolução e a área, que precisam ser mapeadas.Coloque a cabeça de medida na posição inicial e inicie a medição. Após a conclusão da medição, verifique o resultado para obter consistência e salve os dados. Após o ajuste da impressora e os parâmetros de cura, para camadas subsequentes, conforme descrito no protocolo de texto.Fixar o sustrato na tabela do substrato na posição anteriormente marcada. Ajuste o bocal e os parâmetros de impressão como antes. Selecione o ponto de referência apropriado para imprimir o padrão e certifique-se de que os padrões impressos estejam bem alinhados entre si para garantir a funcionalidade adequada do dispositivo depois.Carregue o respectivo arquivo SVG com resolução e tamanho apropriados. Realizar a impressão. Repita a peintina de uma camada de tinta até que a homogeneidade da impressão seja satisfatória.Controle a homogeneidade da camada impressa sob um microscópio. Aqui, o sistema de câmera embutido da impressora é usado. Use a cura fotônica apenas para a cura desta camada.Use os parâmetros determinados previamente, para uma camada isolante ou uma camada condutora no isolador. Após a cura, controle as propriedades electircal e estrutural da camada impressa. Para determinar se a faixa de condutividade da camada condutora é aceitável, use um multimitor.Para determinar a qualidade da superfície dos substratos impressos em 3D. A análise de microscopia eletrônica de varredura é feita. A superfície do substrato de cobre é mostrada, que é de longe a mais suave.Por outro lado, o aço como um substrato que não é utilizável para impressão de jato de tinta, devido à alta porosidade e ângulo de contato instável. Além disso, são mostradas imagens SEM do substrato de bronze e da superfície da amostra de titânio. Os tratos condutores do substrato cerâmico à base de alumínio têm boa homogeneidade superficial.Tão visualizado aqui como a suavidade das curvas azuis. Além disso, superfícies que perdem sua integridade estrutural podem ser identificadas pelos grandes gradientes em seus perfis de altura. Esses resultados de medição são coletados por meio de um demonstrador, que emprega um diretor de sensoriamento capacitado.Aqui, a suavidade das curvas ilustra a alta qualidade alcançável, apesar das deficiências estruturais que podem resultar dos processos de impressão. Os passos mais cruciais são garantir a homogeneidade suficiente e controlar as propriedades superficiais das estruturas impressas. Essas métricas são fatores de facilitação cruciais para etapas subsequentes.A combinação de substratos impressos em 3D e impressão a jato de tinta como meio de funcionalização são de alta importância inicia o desenvolvimento de futuros dispositivos robóticos e produção automatizada. Essas técnicas permitem que a fabricação de sistemas de sensores adaptáveis seja usada para retroequipar e em sistemas conformes. Que são considerados o futuro da robótica colaborativa.

Research

JoVE Journal

Engineering

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabrication of VB2/Air Cells for Electrochemical Testing

Fabricação de VB<sub&gt; 2</sub&gt; / Ar Células para Electrochemical Teste

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

Engenharia

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

Experimentos em Ultrasonic Lubrificação Usando um tribômetro piezoelectricamente-assistida e Profilometer Optical

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

Impressão Fabricação de massa Heterojunction células solares e<em&gt; In Situ</em&gt; Morfologia Caracterização

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

Composites nanoestruturado Ag-zeólita como sensores de umidade à base de luminescência

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

Impressão do selo escalável e fabricação de superfícies de Hemiwicking

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

Quantificando a espessura relativa de materiais ferromagnéticos condutores usando sensores de corrente pulsados à base de bobina de detector

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

Impressão 3D multimodal de fantasmas para simular tecido biológico

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

Fabricação de Hosiery Comprimido e Medição de sua Característica de Pressão Exercida sobre os Membros Inferiores

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

Fabricação de atuadores macios eletromecanicamente ativos à base de carbono

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

Impressão 3D - Avaliando emissões de partículas de uma caneta de impressão 3D

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