前陣子,美國宇航局(NASA)宣布投資一種名為“選擇性分離燒結(jié)(SSS)”的新型3D打印技術(shù),由獲得NASA原位材料挑戰(zhàn)賽冠軍的Behrokh Khoshnevis博士負(fù)責(zé)開發(fā)。最近,NASA又透露說,他們同時(shí)還著眼于另一全新的3D打印技術(shù)。位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達(dá)德太空飛行中心,有一組技術(shù)專家一直在研究名為“氣溶膠噴射打印”(又名直寫制造)的3D打印過程。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)由總部設(shè)在新墨西哥阿爾伯克基的Optomec公司帶頭研發(fā),非常適合制造高性能電子元件,并可為NASA研究人員提供更高密集度的電子件。
液晶聚合物(LCP)內(nèi)含氣溶膠噴射打印的黃金走線或電線。
氣溶膠噴射技術(shù)與常見的FDM(熔融沉積成型)打印機(jī)略有不同。雖然也是層層堆疊構(gòu)建組件,但是整個(gè)過程使用載氣和打印頭,共同將金屬顆粒的氣溶膠沉積到打印床表面。氣溶膠噴射打印兼容少數(shù)幾種金屬材料,包括銀、金、鉑和鋁,甚至可以沉積聚合物和其它絕緣體。這種獨(dú)特的3D打印技術(shù)可以成為太空和地球上許多應(yīng)用場景的解決方案,尤其適于制造NASA的探測器組件,不僅體積更小巧,而且布局更密集。
NASA希望借助氣溶膠噴射打印技術(shù),更快、更高效地打印出體積更小巧、形狀更獨(dú)特的檢測器組件。這些緊密組裝的內(nèi)部元件被精確地連接,構(gòu)成電路板,整個(gè)制作過程確保沒有多余的空間,不多浪費(fèi)一秒。這種3D打印技術(shù)能實(shí)現(xiàn)10微米寬度的沉積,對于傳統(tǒng)電路板制造工藝而言是前所未聞的小尺寸。通過這項(xiàng)研究,戈達(dá)德研究小組計(jì)劃重新定義電子組件制造方式,旨在更短的生產(chǎn)時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)更高的可靠性。
技術(shù)專家貝絲?帕克特展示3×3英寸的陶瓷板,內(nèi)置四個(gè)耐輻射數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片,與3D打印銀墨相連。
“一旦成功,氣溶膠噴射打印技術(shù)將定義一種全新的密集型電路板生產(chǎn)方式,可優(yōu)化電子組件性能和相容性,”戈達(dá)德太空飛行中心的技術(shù)專家貝絲?帕克特解釋說,“此外,氣溶膠噴射打印能大幅節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間,從原來的一個(gè)月縮短到一兩天內(nèi)完成。”
盡管這項(xiàng)研究的主要目的似乎是制造檢測器組件,但是NASA其他相關(guān)應(yīng)用也能因此受益。不久的將來,這項(xiàng)3D打印技術(shù)還可打印天線、線束,以及其他直接用于航天器的硬件。迄今,帕克特和她的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)打造了3×3英寸的陶瓷板,內(nèi)置四個(gè)耐輻射數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片,與3D打印銀墨相連。雖然戈達(dá)德小組確認(rèn)了氣溶膠噴射技術(shù)的潛在用途,但是到目前為止,他們還沒有在典型飛行條件下試驗(yàn)打印組件。以航天應(yīng)用為目標(biāo),研究人員目前仍在觀察該獨(dú)特打印過程的可重復(fù)性和穩(wěn)定性。