德克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校（UTEP）EM實驗室研發(fā)了一種制造三維電路（ 3D/volumetric circuits，3D 立體電路）的混合3D打印技術(shù)，科研論文“Design and Hybrid Additive Manufacturing of 3-D/Volumetric Electrical Circuits”發(fā)表在美國電氣電子工程師學(xué)會（IEEE）2019年6月刊中。

意形狀的電路

       論文指出，這是一種完全在三維環(huán)境中進行建模的3D立體電路制造技術(shù)，實現(xiàn)制造的打印技術(shù)為混合直寫3D打印工藝（direct-write 3-D printing process）。

3D立體電路內(nèi)部工作原理。來源：UTEP

     該技術(shù)的影響和應(yīng)用潛力在于，它能夠?qū)崿F(xiàn)幾乎任何形狀的電路制造，并可以與其他物體、結(jié)構(gòu)集成在一起。這意味著電路的制造不必受限于PCB 板的形狀，并為小型、輕量化電子設(shè)備的制造提供了新的可能性。EM實驗室在3D立體電路設(shè)計軟件與自動化方面取得了突破，他們能夠同時打印金屬和塑料兩種不同材料的復(fù)雜零件。研究團隊仍在對技術(shù)進行優(yōu)化，目標是能夠生產(chǎn)更大、更加復(fù)雜的3D立體電路。

 EM實驗室開發(fā)了立體電路設(shè)計軟件，作用是布局組件和路由互連線。他們將定制的計算機輔助設(shè)計（CAD）工具編程到開源建模軟件中，自定義CAD工具從原理圖捕獲程序?qū)刖W(wǎng)表和組件幾何，組件可以放置在任何位置并以任何角度定向。互連線可以通過手動或自動的方式放置在組件之間，在整個電路中平滑而蜿蜒的分布。在布置組件和布線互連之后，軟件可以導(dǎo)出最終電路的電介質(zhì)和金屬部分的3D打印文件。

      研究團隊制造立體電路時使用的材料為丙烯腈丁二烯苯乙烯塑料與杜邦CB028銀漿，其中塑料部件通過熔融沉積3D打印工藝進行成型。在這項科研成果開發(fā)出來之前，EM 實驗室的研究人員開展了多年相關(guān)工作。自2010年以來，實驗室負責(zé)人Rumpf博士及其研究團隊已經(jīng)取得了一系列成果，包括發(fā)現(xiàn)新的電磁現(xiàn)象，開發(fā)超高功率頻率選擇性表面以及非常薄的電介質(zhì)天線，研究團隊還記錄了光束的最小彎曲。

      Rumpf博士表示，EM實驗室開發(fā)的全自動化立體電路3D打印技術(shù)，或?qū)⒏淖冸姎夤δ艿漠a(chǎn)品設(shè)計和制造方式的范式。