דיו מוליך וערכות הדפסה של Metalon® במלאי נשלחים תוך 24 שעות!
קנה עכשיו
כדי ללמוד על כלי PulseForge, לחץ כאן
אוסטין, טקסס
חשבון חנות האינטרנט שלי
חיפוש

מה הם מדי מתח מודפסים?

פיתוח ואימות של חיישני מאמץ גמישים המיוצרים דיגיטלית באמצעות דיו ננו-חלקיקי כסף של NovaCentrix בפלטפורמות הזרקת אירוסול, הזרקת דיו ודפוס לפי דרישה.

קרא את העיתון הצג הפניות

1. מדי מתח מודפסים בהתאמה אישית

מדי מאמץ ממלאים תפקיד קריטי בניטור מבני, טכנולוגיה לבישה, רובוטיקה ואלקטרוניקה גמישה. מדי מאמץ מסורתיים, למרות שהם נמצאים בשימוש נרחב, מוגבלים על ידי מצעים קשיחים, תהליכי הרכבה מורכבים והתאמה אישית מוגבלת. אלקטרוניקה מודפסת ודיו חלקיקים ננומטריים מוליכים פותחים נתיב גמיש יותר: חיישנים קלים, המיוצרים דיגיטלית, המכוונים לגיאומטריה, מצע או יישום ספציפיים.

מאמר עמדה זה סוקר את הפיתוח והאימות של מדי מאמץ מודפסים באמצעות דיו חלקיקי כסף ננומטריים של NovaCentrix. הדוגמאות שלהלן מדגישות הן אימות אקדמי והן פריסה מונחית יישום.

גיאומטריה אופיינית של מד מתח מודפס
איור 2. גיאומטריה אופיינית של מד מאמץ מודפס.
  • שני מחקרים של אוניברסיטת לואיוויל [1], [2] להדגים הדפסת סילון אירוסול עם JS-A426, כולל תכנון מד, אופטימיזציה של סינטור ומדידת גורם מד.
  • מחקר אחד של אוניברסיטת טקסס בסן אנטוניו [3] מְשׁוּמָשׁ JS-A102A, בעוד מחקר של אוניברסיטת נובי סאד [4] השתמשו בדיו NovaCentrix המותאם להזרקת דיו כדי לייצר במהירות גיאומטריות של חיישנים מגוונות.
  • שני מחקרים נוספים מדגישים מערכות יישומיות: רובוט דלתא עם חישת מאמץ משובצת באמצעות JS-B25P [5] וחיישן עור רובוטי מישושי המשתמש JS-A426 [6].
יחד, מחקרים אלה מראים כי דיו NovaCentrix תומך בבניית אב טיפוס מהירה, התאמה אישית של גיאומטריה וביצועי חישה תחרותיים עם מדידות מסחריות מסורתיות במגוון שיטות הדפסה דיגיטליות.

2. מבוא ורקע

מדי מאמץ מודדים עיוות מכני על ידי מעקב אחר האופן שבו עקבה מוליך משנה את ההתנגדות תחת מתח או דחיסה. כאשר הנתיב המוליך נמתח או מתכווץ, הן הגיאומטריה של המוליך והן המיקרו-מבנה הבסיסי משתנים, ויוצרים תגובה חשמלית מדידה.

מדי נייר כסף מסורתיים נותרו יעילים, אך הם מגיעים גם עם אילוצים של ממש: מוסכמות הרכבה נוקשות, שלבי הדבקה, חופש גיאומטרי מוגבל ותקורות ייצור כאשר יש צורך לשנות עיצוב במהירות.

אלקטרוניקה מודפסת משנה את מרחב התכנון. ניתן להטמיע דיו מוליך ישירות על גבי מצעים גמישים, מה שמאפשר שינויים גיאומטריים ברמת התוכנה, לולאות איטרציה הדוקות יותר וייצור חיישנים על חומרים דקים, קונפורמיים או ספציפיים ליישום.

NovaCentrix מציעה מגוון מערכות דיו ננו-חלקיקי כסף המותאמות לשיטות שיקוע שונות, החל מהדפסת סילון אירוסול דק ועד לזרימות עבודה של הזרקת דיו מכוונות ייצור. חומרים מאומתים אלה הם שהופכים את המחקרים בדף זה לרלוונטיים עבור צוותי הנדסה העוברים משלב הרעיון לשלב הפריסה.

גורם מד

מדד רגישות ליבה עבור מדי מאמץ

GF = (ΔR / R) / ε

איפה ΔR הוא השינוי בהתנגדות, R היא ההתנגדות המקורית, ו ε הוא המאמץ המופעל. גורם מד גדול יותר מצביע על רגישות גבוהה יותר.

טווח התייחסות

מדי נייר כסף מסחריים 2.0 עד 2.2
מדי NovaCentrix מודפסים 1.7 עד 2.0

3. דיו NovaCentrix למדידת מתח

דיו מוליך NovaCentrix מתוכנן עבור הדפסה דיגיטלית ועיבוד לאחר הדפסה, ותומך בייצור מתקדם של חיישנים מודפסים. מגוון דיו חלקיקי כסף ננומטריים כבר אומתו עבור יישומי מד מאמץ בזרימות עבודה של הזרקת אירוסול והזרקת דיו.

אופטימיזציה של AJP JS-A426

מטאלון® JS-A426

דיו ננו-חלקיקי כסף ממוטב ל-AJP להדפסה בקווים דקים על מצעים גמישים, כולל PI (Kapton) ו-PET. אושר עבור חיישנים מישושיים, עורות רובוטיים ומדדים מבניים.

צפה ב-JS-A426
הזרקת דיו של משרד ההגנה האמריקאי JS-A102A

מטאלון® JS-A102A

דיו כסוף להדפסת הזרקת דיו לפי דרישה של Dimatix. מאפשר תהליך עיבוד מהיר של גיאומטריות חיישנים מגוונות על גבי Kapton, ומגיע להתנגדות נמוכה לאחר סינטור מדורג בטמפרטורה נמוכה.

צפה ב-JS-A102A
אופטימיזציה להזרקת דיו JS-B25P

מטאלון® JS-B25P

דיו ננו-חלקיקי כסף עבור מערכות הזרקת דיו מקצועיות ושולחניות. משמש ביישום חישת מפרקים של רובוט דלתא אוריגמי עם הידבקות חזקה על PET.

צפה ב-JS-B25P
משפחת הזרקת דיו JS-B25HV / JS-B15P

מטאלון® JS-B25HV ו-JS-B15P

דיו להזרקת דיו אומת על פוליאימיד ו-PET במערכות מקצועיות ושולחניות, עם ערכי מקדם גייג' בין 1.58 ל-2.03 בהתאם למצע ולמספר השכבות.

עיין בדיו הזרקת דיו

4. מקרי בוחן: מדי מאמץ מודפסים באמצעות דיו NovaCentrix

4.1 JS-A426 באמצעות הדפסת סילון תרסיס - אוניברסיטת לואיוויל [1], [2]

שני מחקרים מאוניברסיטת לואיוויל הדגימו את השימוש ב- JS-A426 בעזרת הדפסת סילון אירוסול כדי לייצר מדי מאמץ בהתאמה אישית על גבי Kapton. מחקר המעקב משנת 2023 הוסיף מודל חיזוי מוליכות הקשור לתנאי סינטור, שיפר את בקרת התהליך והפחית את ניסוי וטעייה עבור תנאי הדפסה חדשים.

תוצאות מפתח

תוצאות מייצגות עבור מחקרי סילון אירוסול JS-A426.

מדפסתמדפסת הזרקת אוויר של Optomec
רוחב קו50 עד 60 מיקרומטר
חלון סינטור200 עד 240 מעלות צלזיוס למשך 18 עד 24 שעות
מוליכותבערך 7.05 × 106 S/m
גורם מד1.85 (2021) ו 1.74 (2023)

4.1.2 JS-A426 לחישה טקטילית על מצעים גמישים

עבודה זו התארכה JS-A426 לחיישן מישוש בצורת כוכב המוטמע ב-PDMS עבור עורות רובוטיים. תחת כ-5,000 מחזורים, החיישן שמר על התנהגות חוזרת עם מקדם מד קרוב ל-1.85, מה שהדגים עמידות בתנאי רובוטיקה רכה דינמיים. [6]

4.2 JS-A102A באמצעות הזרקת דיו Drop-on-Demand - אוניברסיטת טקסס בסן אנטוניו [3]

מחקר UTSA השתמש JS-A102A בעזרת מערכת Dimatix drop-on-demand כדי לחקור ייצור מהיר של חיישנים. גיאומטריות מרובות הודפסו על גבי Kapton, ויצרו התנגדויות בין 2.3 ל-7.2 אוהם לאחר סינטור בשלבים ב-50°C ו-150°C. התוצאה היא דוגמה חזקה לבניית אב טיפוס מהירה עם ביצועים חשמליים עקביים.

4.3 JS-B25HV ו-JS-B15P באמצעות הדפסת הזרקת דיו - אוניברסיטת נובי סאד [4]

החוקרים השוו מדי מאמץ המודפסים באמצעות הזרקת דיו שנבנו עם דיו כסף NovaCentrix בין מערכות הדפסה מקצועיות ושולחניות. על פוליאימיד ו-PET, המדידה המודפסת סיפקה ערכי גורם מאמץ מ-1.58 עד 2.03 בהתאם למצע, בחירת הדיו וספירת השכבות, תוך שמירה על יציבות טובה לטווח קצר עם סחיפה קלה בלבד לטווח ארוך.

5. אפליקציות בעולם האמיתי

01

רובוט דלתא מבוסס אוריגמי

צוות באוניברסיטה הטכנית של איסטנבול שילב מדי מאמץ מודפסים באמצעות JS-B25P לתוך רובוט דלתא מתקפל. [5] החיישנים הודפסו על גבי PET והוטמעו במפרקי אוריגמי למדידת זווית, תוך מעקב מוצלח אחר תנועה מ-0° עד 90° באמצעות שינוי התנגדות ואפשרו משוב אנלוגי לבקרה רובוטית קלת משקל.

02

חישה טקטילית בעורות רובוטיים

מד מאמץ בצורת כוכב המשתמש JS-A426 הודפס על קפטון גמיש והוטמע ב-PDMS כדי לשמש כחיישן עור מישושי. [6] החיישן הראה תגובה ליניארית וחוזרת תחת קלט סינוסואידלי וצעד, מה שהופך אותו להתאמה חזקה למשוב מישושי ואינטגרציה של רובוטיקה רכה.

6. סיכום ו- Outlook

במחקרים אקדמיים ויישומיים, דיו חלקיקי כסף ננומטריים של NovaCentrix הוכח כיעיל לייצור מדי מאמץ גמישים בעלי ביצועים גבוהים באמצעות תהליכי הדפסה דיגיטליים מרובים. מסילון אירוסול ועד הזרקת דיו, ומקאפטון ועד PET, הפלטפורמה תומכת במוליכות אמינה, ביצועי גורם מדידה חוזרים ושילוב במערכות רובוטיות פעילות.

היכולת להתאים אישית גיאומטריה, להדפיס ישירות על מצעים גמישים ולעבוד עם חומרת שיקוע נגישה יחסית הופכת חומרים אלה לשימושיים במיוחד עבור יצירת אב טיפוס מהירה, התקנים לבישים, ניטור בריאות מבנית ורובוטיקה רכה.

תיק החומרים הרחב יותר ומערכת האקולוגית של תהליכים של NovaCentrix, כולל תמיכה בריפוי בתקציב תרמי נמוך באמצעות PulseForge, מספק נתיב מעשי מאימות מחקרי לייצור ניתן להרחבה.

כיוונים עתידיים

  • השתמש בסינטור פוטוני עבור יישומים בעלי תקציב תרמי נמוך במיוחד ומצעים רגישים לחום.
  • שלב חישת מאמץ עם פונקציות סמוכות כגון טמפרטורה, לחץ או תגובה מישושית.
  • פיתוח ספריות גיאומטריה של חיישנים מאומתות לפריסה מהירה יותר של יצרני ציוד מקורי (OEM) ומחקר.

7. הפניות

  1. [1]

    רטניאקה ואחרים. מדי מאמץ מודפסים בסילון תרסיס באמצעות דיו ננו-חלקיקי כסף. כנס IEEE Flex. Electron. Sens. Conferentie (FLEPS) 2021.

    קוד פתוח
  2. [2]

    רטניאקה ואחרים. ניבוי מוליכות עבור דיו חלקיקי כסף מודפס בסילון תרסיס. IEEE J. Flex. Electron. 2023.

    קוד פתוח
  3. [3]

    דיפון ואחרים. הדפסת הזרקת דיו לפי דרישה של מדי מתח באמצעות דיו כסף. פרואלקטריקה 2023.

    קוד פתוח
  4. [4]

    זלביק ואחרים. ניתוח ביצועים של מדי מאמץ מודפסים בהזרקת דיו על מצעים גמישים. אוניברסיטת פקטה, Ser. Electron. Energ. 2016.

    קוד פתוח
  5. [5]

    קלאפאט. רובוט דלתא מבוסס אוריגמי עם מדי מאמץ מודפסים משולבים. כתב העת החיתי Sci. Eng. 2022.

    קוד פתוח
  6. [6]

    אולובו ואחרים. חיישן מאמץ בצורת כוכב מודפס על ידי סילון תרסיס לעור מישוש רובוטי. IEEE J. Flex. Electron. 2023.

    קוד פתוח

קרדיט לתמונה: איור של מד מאמץ המותאם ממקור האיור המשמש כעת בדף זה, המיוחס תחת CC BY-SA 2.5. חזרה למעלה

סגירה
חיפוש

לחץ על Enter לחיפוש או ESC כדי לסגור