德克薩斯大學(xué)埃爾帕索分校（UTEP）EM實(shí)驗(yàn)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(guó)電氣電子工程師學(xué)會(huì)（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(jìn)行建模的3D立體電路制造技術(shù)，實(shí)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(shí)驗(yàn)室在3D立體電路設(shè)計(jì)軟件與自動(dòng)化方面取得了突破，他們能夠同時(shí)打印金屬和塑料兩種不同材料的復(fù)雜零件。研究團(tuán)隊(duì)仍在對(duì)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，目標(biāo)是能夠生產(chǎn)更大、更加復(fù)雜的3D立體電路。

 EM實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了立體電路設(shè)計(jì)軟件，作用是布局組件和路由互連線。他們將定制的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（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(dòng)或自動(dòng)的方式放置在組件之間，在整個(gè)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(tuán)隊(duì)制造立體電路時(shí)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(jìn)行成型。在這項(xiàng)科研成果開發(fā)出來之前，EM 實(shí)驗(yàn)室的研究人員開展了多年相關(guān)工作。自2010年以來，實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Rumpf博士及其研究團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)還記錄了光束的最小彎曲。

      Rumpf博士表示，EM實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的全自動(dòng)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(jì)和制造方式的范式。