Michigan Tech的3D打印槽模具系統比商業(yè)產(chǎn)品便宜
來(lái)自密歇根理工大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種用于薄膜半導體加工的開(kāi)源參數化3D打印槽模系統。通過(guò)使用商業(yè)3D打印系統，用戶(hù)可以節省超過(guò)17,000％的成本。
槽模涂料是一種用于將各種液體化學(xué)品沉積到玻璃，不銹鋼或塑料基材上的技術(shù)。其無(wú)數的應用包括太陽(yáng)能光伏電池，平板顯示器（LCD，OLED和柔性），固態(tài)照明和印刷電子傳感器。涂層方法也可用于生產(chǎn)RFID標簽，燃料電池和鋰離子電池。
這是一個(gè)有用的技術(shù)，但由于加工成本的原因，槽模自身可能會(huì )非常昂貴，通常約為4000美元。這意味著(zhù)研究人員和制造商往往無(wú)法利用沉積過(guò)程。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，來(lái)自密歇根理工大學(xué)開(kāi)放可持續技術(shù)實(shí)驗室的研究員L.Y。 Beeker，Adam M. Pringle和Joshua M. Pearce已經(jīng)使用3D打印機制作了一個(gè)價(jià)格在25美分左右的DIY縫口模具。
據研究人員介紹，3D打印的狹縫模具比商業(yè)模具便宜17,000％，這使得該研究在狹縫模具涂層領(lǐng)域具有潛在的重要意義。
但是，這種便利并不是以成本為代價(jià)的：使用額外的3D打印注射泵，普通的3D打印機可以轉換成狹縫模頭系統，利用新打印的狹縫模頭提供超低成本的液體化學(xué)沉積方法。這意味著(zhù)只需要很少的設備來(lái)創(chuàng )建預算系統。
3D打?。ê痛蛴C利用）系統除了是一種非常經(jīng)濟的槽模涂布方式之外，還具有許多優(yōu)點(diǎn)。交貨時(shí)間更短，產(chǎn)量更高（比旋涂等其他技術(shù)更高），可以實(shí)現定制化，系統甚至可以擴大到卷對卷沉積系統。
為了宣傳他們的研究成果，研究人員發(fā)表了一篇論文“用于薄膜半導體加工的開(kāi)源參數化3-D印刷槽模系統”（Additive Manufacturing）。
正如4000美元的價(jià)格標簽所表明的那樣，傳統的槽式模具通常需要昂貴的機械加工，因為它們具有復雜的內部幾何形狀，這限制了對槽模系統的可及性和實(shí)驗的限制。
為了克服這些成本問(wèn)題，密歇根理工大學(xué)的研究采用開(kāi)放式硬件方法，使用開(kāi)源3D打印機制作系統元件，然后作為系統的一部分工作。
在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，研究人員面臨著(zhù)一些棘手的問(wèn)題，包括選擇材料和合適的3D打印機。對于前者，研究人員知道他們不能使用不銹鋼與他們的FDM 3D打印機，而是不得不使用聚合物。測試了幾種材料，包括PLA，ABS和HIPS，最后的選擇是PETG。所選的3D打印機是Prusa Mendel i1 RepRap的Athena版本。
根據研究人員的研究，研究表明功能實(shí)驗室級縫?？梢允褂玫统杀镜拈_(kāi)源硬件方法進(jìn)行3D打印，他們的分析證實(shí)了他們的觀(guān)點(diǎn)：研究人員發(fā)現，使用印模槽模制造的半導體具有RMS值為0.486納米，厚度為17至49納米，最大光學(xué)透射率為99.1％。
研究人員表示，3D打印工藝除了可用的聚合物縫隙沖模外，還可以生產(chǎn)先進(jìn)的電子材料，涂層和分層復合材料。
令人興奮的是，由于密歇根科技團隊使用OpenSCAD設計的狹縫模具的開(kāi)源參數模型允許基本的幾何形狀被改變和定制用于給定的實(shí)驗，并且打印在短短幾個(gè)小時(shí)。
研究人員認為，這一過(guò)程將對研究薄膜的研究人員以及商業(yè)領(lǐng)域的研究人員有所幫助：超低成本的3D打印系統可能導致低成本，大規模生產(chǎn)。
編譯自:3ders.org
編譯自:3ders.org
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