II. PREVIOUS WORKAM techniques, sin

II. PREVIOUS WORK
AM techniques, since inception, have been extensively used for successful rapid prototyping of mechanical structures. These technologies were exceptionally well suited for the fabrication of complex geometries, which allowed designers to verify the fit and form of a product within a few hours of completing the CAD design [1]. However due to the limita- tions resulting from the distinct material requirements for AM processing, the designer was unable to fabricate the prototype in the material required for the end-use final product [2]. AM has also been used to improve TTM through rapid tool- ing in which molds could be fabricated more quickly and then subsequently used in a traditional manufacturing process [3] – in this case, proving vital in cost and time-savings for the development process. Further, AM technologies have also been used to produce end-use parts in low volumes through rapid manufacturing techniques that proved to be economic because there was no need for tooling and logistics costs were decreased [4]. However, in the context of pro- totyping electronic circuits, which are increasingly encased in 3D forms, rapid prototyping only provided fit and form verification of the housing. In order to verify functionality, a separate bread boarding activity was required that did not integrate the verification of form with function – two separate activities.
Recently, these deficiencies have begun to be addressed through enhanced 3D printing, such as SL or FDM, in combi- nation with both conductor embedding and robotic pick-and- place. The AM technology can fabricate a dielectric substrate in any arbitrary form, while either micro-dispensing or wire embedding can be used to deposit electrical interconnects through the precise printing of conductive inks or wiresto realize traces between components. With this integrated manufacturing capability along with the insertion of elec- tronic components (i.e. chips, passives, batteries, antennas, sensors, etc.) fully functional 3D structural electronic devices can be achieved [5]–[13].
The seminal concept of printing multi-functionality can be traced back at least two decades to the experiments described in [14], where a two-part polyurethane foam was cast to form a preferred packaging for existing electronic components. This process was patented in 1994 [15] and in 1996 with fund- ing from the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) and demonstrated the repackaging of the compo- nents of a personal computer for divers into a case conformal to the leg of a diver and waterproof to 100 feet [16]. Sub- sequently, the research led to the creation of improved algo- rithms for optimization of these integrated processes [17].
In 2004, [18]–[20] developed a dual process that included the high accuracy capabilities of SL with the material dispens- ing capabilities and precision of Direct Write technologies to deposit silver loaded inks, which provided the electrical interconnects between components to enable true electronic functionality. This methodology was patented in 2008 [21]. The research was further enhanced with the creation of a custom-built machine that integrated an SL system with a dispensing pump to automate the process. Fabrication of complex, intricately detailed dielectric substrates created with multiple layers of components and interconnect was now possible. An example included a functional circuit with a
555-timer oscillator and thermistor in order to illuminate a Light-emitting diode (LED) at a rate based on the measured temperature [22].
In 2007 [23] utilized a tabletop AM system - the Fab@Home - to create simple, yet functional circuits. Utiliz- ing a conductive silicone to form the electrical interconnects, a 555 flashing circuit in both two and three dimensions, a flashlight and a toy character with eyes that illuminated upon pressing the belly were fabricated. Printing vertical interconnects was identified as a challenge. A similar LM555 timer circuit was independently demonstrated by [24] on a polythermide substrate using a different process called laser direct write (LDW) in which a laser was used for micro- machining (subtractive) as well as controlling the amount of conductive material transferred to the substrate (additive). In other work, the Direct Write approach was integrated with Ultrasonic Consolidation (UC) technology and FDM to fabricate embedded electronic components within solid metal structures. The process required subtractive technologies to carve out a cavity to house the electronic components, the deposition of a layer of thermoset insulator to prevent the base metal from shorting the circuit, and the careful application of ultrasonic energy to prevent the horn from damaging the elec- tronic components, but was ultimately successful in building a functional circuit in a metal protective housing [25]. In order for any of these hybrid systems to become functionalized, sig- nificant work is necessary in terms of process planning [26] and material development [27]. All of these collective efforts have led to the fabrication of ever more intricate devices up to and including the research presented in this paper - possibly the most complicated example of 3D printed electronics. Each serves as a testament to the importance and interest in the capability to in-situ embed electronics and electrical interconnect within AM structures during fabrication for - at a minimum - prototyping purposes as described in this paper, but eventually for the manufacturing of final, end-use, high-value, customized 3D products.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ครั้งที่สอง การทำงานก่อนหน้าเทคนิค AM ตั้งแต่เริ่มก่อตั้งได้รับการใช้อย่างกว้างขวางสำหรับการสร้างต้นแบบที่ประสบความสำเร็จอย่างรวดเร็วของโครงสร้างเครื่องจักรกล
เทคโนโลยีเหล่านี้ได้ดีเป็นพิเศษเหมาะสำหรับการผลิตของรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนซึ่งได้รับอนุญาตให้นักออกแบบในการตรวจสอบความเหมาะสมและรูปแบบของผลิตภัณฑ์ภายในไม่กี่ชั่วโมงของการจบการออกแบบ CAD [1] อย่างไรก็ตามเนื่องจากการ tions limita- ที่เกิดจากความต้องการที่แตกต่างกันวัสดุสำหรับการประมวลผลกำลังออกแบบไม่สามารถที่จะสร้างต้นแบบในวัสดุที่จำเป็นสำหรับการสิ้นสุดการใช้งานผลิตภัณฑ์สุดท้าย [2] AM ยังได้รับการใช้ในการปรับปรุงทีทีเอ็มผ่านไอเอ็นจียืดอย่างรวดเร็วในแม่พิมพ์ซึ่งจะได้รับการประดิษฐ์ขึ้นอย่างรวดเร็วและต่อมาจากนั้นนำมาใช้ในกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม [3] - ในกรณีนี้พิสูจน์สำคัญในค่าใช้จ่ายและประหยัดเวลาสำหรับขั้นตอนการพัฒนา . นอกจาก AM เทคโนโลยียังได้รับการใช้ในการผลิตชิ้นส่วนสิ้นการใช้งานในปริมาณต่ำโดยใช้เทคนิคการผลิตอย่างรวดเร็วที่พิสูจน์ให้เห็นว่าเศรษฐกิจเพราะมีความจำเป็นในการขับรถและค่าใช้จ่ายโลจิสติกไม่ลดลง [4] อย่างไรก็ตามในบริบทของโปร totyping วงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีการห่อหุ้มมากขึ้นในรูปแบบ 3 มิติสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วให้เฉพาะพอดีและการตรวจสอบรูปแบบของที่อยู่อาศัย เพื่อที่จะตรวจสอบการทำงาน, กิจกรรมกินนอนขนมปังแยกต่างหากที่ถูกต้องที่ไม่ได้บูรณาการการตรวจสอบของแบบฟอร์มที่มีฟังก์ชั่น -.
สองกิจกรรมที่แยกจากกันเมื่อเร็วๆ นี้มีข้อบกพร่องเหล่านี้ได้เริ่มที่จะได้รับการแก้ไขผ่านการพิมพ์ที่เพิ่มขึ้น 3 มิติเช่น SL หรือ FDM ใน Combi - ประเทศที่มีทั้งการฝังตัวนำและหุ่นยนต์ที่รับ and- เทคโนโลยี AM สามารถสร้างพื้นผิวในรูปแบบอิเล็กทริกโดยพลการใด ๆ ในขณะที่ทั้งไมโครจ่ายหรือการฝังลวดสามารถใช้ในการฝากเงินการเชื่อมต่อไฟฟ้าผ่านการพิมพ์ที่แม่นยำของหมึกนำไฟฟ้าหรือ wiresto ตระหนักถึงร่องรอยระหว่างส่วนประกอบ ด้วยความสามารถในการผลิตแบบบูรณาการนี้พร้อมกับการแทรกของส่วนประกอบ TRONIC การไฟฟ้า (ที่ชิปเช่นชิ้นส่วน Passives แบตเตอรี่เสาอากาศเซ็นเซอร์ ฯลฯ ) ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบ 3 มิติอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โครงสร้างสามารถทำได้ [5] -. [13]
แนวคิดของน้ำเชื้อ ฟังก์ชั่นการพิมพ์หลายสามารถตรวจสอบกลับไม่น้อยกว่าสองทศวรรษที่ผ่านการทดลองที่อธิบายไว้ใน [14] ซึ่งเป็นโฟมสองส่วนถูกโยนในรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่ต้องการสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่ กระบวนการนี้จะได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 1994 [15] และในปี 1996 กับไอเอ็นจี Fund- จากกลาโหมวิจัยขั้นสูงสำนักงานโครงการ (DARPA) และแสดงให้เห็น repackaging ของส่วนประกอบคือพื้นที่ของเครื่องคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลสำหรับนักดำน้ำเข้าไปในมาตราส่วนกรณีขาหนึ่งของ นักดำน้ำและกันน้ำ 100 ฟุต [16] ย่อย sequently การวิจัยที่นำไปสู่การสร้างรวมถึงวิธีที่ดีขึ้นสำหรับเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการบูรณาการเหล่านี้ [17].
ในปี 2004 [18] - [20] พัฒนากระบวนการคู่ที่รวมความสามารถในการมีความแม่นยำสูงของ SL กับวัสดุ ความสามารถในหัวจ่ายและความแม่นยำของเทคโนโลยีที่เขียนตรงไปฝากหมึกโหลดเงินที่ให้การเชื่อมต่อไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนที่จะเปิดใช้งานฟังก์ชันอิเล็กทรอนิกส์ที่แท้จริง วิธีการนี้ได้รับการจดสิทธิบัตรในปี 2008 [21] การวิจัยได้เพิ่มขึ้นอีกด้วยการสร้างเครื่องที่สร้างขึ้นเองที่บูรณาการระบบ SL พร้อมปั๊มจ่ายในการดำเนินการโดยอัตโนมัติ การผลิตที่ซับซ้อนประณีตรายละเอียดพื้นผิวอิเล็กทริกที่สร้างขึ้นด้วยหลายชั้นของส่วนประกอบและเชื่อมต่อระหว่างกันเป็นไปได้ในขณะนี้ ตัวอย่างรวมถึงวงจรการทำงานที่มี
oscillator 555 ตั้งเวลาถ่ายภาพและเทอร์มิสเตอร์ในการสั่งซื้อเพื่อเพิ่มความสว่างไดโอดเปล่งแสง (LED) ในอัตราที่ขึ้นอยู่กับการวัดอุณหภูมิ [22].
ในปี 2007 [23] ใช้ระบบ AM โต๊ะ - Fab @ Home - เพื่อสร้างเรียบง่าย แต่วงจรการทำงาน Utiliz- ไอเอ็นจีซิลิโคนเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าในรูปแบบการเชื่อมต่อไฟฟ้า 555 วงจรกระพริบทั้งสองและสามมิติไฟฉายและตัวละครของเล่นที่มีดวงตาที่สว่างเมื่อกดหน้าท้องถูกประดิษฐ์ พิมพ์แนวตั้งเชื่อมต่อถูกระบุว่าเป็นสิ่งที่ท้าทาย วงจรจับเวลา LM555 ที่คล้ายกันก็แสดงให้เห็นอย่างอิสระโดย [24] บนพื้นผิว polythermide ใช้กระบวนการที่แตกต่างกันเรียกว่าเลเซอร์โดยตรงเขียน (LDW) ซึ่งเลเซอร์ที่ใช้ในการตัดเฉือนไมโคร (ลด) เช่นเดียวกับการควบคุมปริมาณของวัสดุนำไฟฟ้าที่ถ่ายโอน กับพื้นผิว (เพิ่มเติม) ในการทำงานอื่น ๆ วิธีการเขียนโดยตรงได้บูรณาการกับการรวมอัลตราโซนิก (UC) และ FDM ในการประดิษฐ์ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ฝังตัวอยู่ภายในโครงสร้างโลหะที่เป็นของแข็ง ขั้นตอนที่จำเป็นเทคโนโลยีลดจะแกะสลักออกโพรงบ้านชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์, การทับถมของชั้นของฉนวนกันความร้อนเทอร์โมที่จะป้องกันไม่ให้โลหะพื้นฐานจากการลัดวงจรวงจรและการประยุกต์ใช้ความระมัดระวังของพลังงานอัลตราโซนิกฮอร์นเพื่อป้องกันความเสียหายจากการไฟฟ้า Tronic ส่วนประกอบ แต่ในที่สุดก็ประสบความสำเร็จในการสร้างวงจรการทำงานในที่อยู่อาศัยโลหะป้องกัน [25] ในการสั่งซื้อสำหรับใด ๆ ของระบบไฮบริดเหล่านี้จะกลายเป็นฟังก์ชันการทำงาน nificant ลายเซ็นเป็นสิ่งที่จำเป็นในแง่ของกระบวนการวางแผน [26] และการพัฒนาวัสดุที่ [27] ความพยายามทั้งหมดของกลุ่มเหล่านี้ได้นำไปสู่การผลิตอุปกรณ์ที่เคยซับซ้อนมากขึ้นและรวมถึงการวิจัยที่นำเสนอในบทความนี้ - อาจจะเป็นตัวอย่างที่ซับซ้อนมากที่สุดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ 3D แต่ละคนทำหน้าที่เป็นเครื่องพิสูจน์ถึงความสำคัญและความสนใจในความสามารถในการฝังในแหล่งกำเนิดไฟฟ้าและการเชื่อมต่อไฟฟ้าภายในโครงสร้าง AM ในระหว่างการผลิตสำหรับ - อย่างน้อย - วัตถุประสงค์ในการสร้างต้นแบบที่อธิบายไว้ในบทความนี้ แต่ในที่สุดการผลิตขั้นสุดท้ายท้ายที่สุด ใช้งานมีมูลค่าสูงที่กำหนดเองผลิตภัณฑ์ 3D

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

2 . ก่อนหน้านี้
เป็นเทคนิค ตั้งแต่การก่อตั้ง ได้รับการใช้อย่างกว้างขวางเพื่อสร้างต้นแบบรวดเร็วที่ประสบความสำเร็จของโครงสร้างทางกล เทคโนโลยีเหล่านี้ถูกโคตรเหมาะสำหรับการผลิตของรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน ซึ่งอนุญาตให้นักออกแบบเพื่อตรวจสอบความเหมาะสมและรูปแบบของผลิตภัณฑ์ภายในไม่กี่ชั่วโมงของเสร็จสิ้นการออกแบบ CAD [ 1 ]อย่างไรก็ตามเนื่องจากการ limita - ใช้งานที่เกิดจากวัสดุที่แตกต่างกันความต้องการของกำลังการประมวลผล นักออกแบบสามารถสร้างต้นแบบในวัสดุที่จำเป็นสำหรับใช้ปลายผลิตภัณฑ์สุดท้าย [ 2 ]ก็ยังถูกใช้เพื่อปรับปรุง ทีทีเอ็ม ผ่านเครื่องมือไอเอ็นจีที่แม่พิมพ์อย่างรวดเร็วสามารถสร้างได้อย่างรวดเร็วและจากนั้นต่อมาใช้ในกระบวนการผลิตแบบดั้งเดิม [ 3 ] ซึ่งในกรณีนี้พิสูจน์สำคัญในค่าใช้จ่ายและประหยัดเวลาในการพัฒนากระบวนการ เพิ่มเติมเป็นเทคโนโลยีที่ยังถูกใช้ในการผลิตชิ้นส่วนใช้สิ้นสุดในปริมาณต่ำผ่านเทคนิคการผลิตอย่างรวดเร็ว ที่พิสูจน์แล้วว่าเป็นเศรษฐกิจ เพราะไม่ต้องใช้เครื่องมือและต้นทุนโลจิสติกส์ลดลง [ 4 ] อย่างไรก็ตาม ในบริบทของ Pro - totyping วงจรอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งได้รับการบรรจุในรูปแบบ 3 มิติสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วเพียงให้พอดี และการตรวจสอบรูปแบบของที่อยู่อาศัย เพื่อตรวจสอบการทำงาน ขนมปังขึ้นใช้แยกกิจกรรมที่ไม่รวมการตรวจสอบรูปแบบด้วยฟังก์ชัน–สองแยกกิจกรรม
เมื่อเร็วๆ นี้ ข้อบกพร่องเหล่านี้ได้เริ่มที่จะ addressed ผ่านการปรับปรุงการพิมพ์ 3 มิติ เช่น SL หรือ FDM ,ในประเทศที่มีทั้งคอนดักเตอร์ฝัง Combi - และตู้รับ - วาง ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่สามารถผลิตวัสดุไดอิเล็กทริกในรูปแบบใดตามอำเภอใจ ในขณะที่ทั้งไมโคร จ่ายยา หรือฝังลวดสามารถใช้ฝากไฟฟ้าเชื่อมผ่านการพิมพ์ที่แม่นยำของหมึก conductive หรือ wiresto ทราบร่องรอยระหว่างคอมโพเนนต์กับแบบบูรณาการความสามารถในการผลิตพร้อมกับการแทรกของ ELEC - ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ ( เช่นชิป , ขยาย , แบตเตอรี่ , เสาอากาศ , เซ็นเซอร์ , ฯลฯ ) การทำงานอย่างเต็มที่ 3D โครงสร้าง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สามารถทำได้ [ 5 ] - [ 13 ] .
แนวคิดสร้างพิมพ์มัลติฟังก์ชันสามารถสืบย้อนกลับไปอย่างน้อยสองทศวรรษเพื่อการทดลอง ที่อธิบายไว้ใน [ 14 ]ซึ่งเป็นโฟมทั้งสองถูกโยนในรูปแบบบรรจุภัณฑ์ที่ต้องการสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีอยู่ กระบวนการนี้ถูกจดสิทธิบัตรในปี 1994 [ 15 ] และในปี 1996 ด้วยทุน - ing จากโครงการการป้องกันการวิจัยขั้นสูงของ Agency ( DARPA ) และแสดงให้เห็นการปรับแต่งของคอมโป - nents ของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลสำหรับนักดำน้ำเป็นกรณีกลุ่มการค้าไปยังขาของนักดำน้ำ และกันน้ำได้ถึง 100 ฟุต [ 16 ]ย่อย - sequently งานวิจัยที่นำไปสู่การสร้างขึ้นสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพของอัลกอ - rithms เหล่านี้กระบวนการรวม [ 17 ] .
ในปี 2004 [ 18 ] - [ 20 ] พัฒนาสองกระบวนการที่รวมความแม่นยำสูงความสามารถของ SL ด้วยวัสดุ dispens - ความสามารถของไอเอ็นจีและความแม่นยำของเทคโนโลยีในการฝากเงินโดยตรงเขียน โหลดหมึก ,ซึ่งหากไฟฟ้าเชื่อมระหว่างองค์ประกอบที่จะเปิดใช้งานฟังก์ชันอิเล็กทรอนิกส์ที่แท้จริง วิธีการนี้ได้ถูกจดสิทธิบัตรในปี 2008 [ 21 ] การวิจัยปรับปรุงกับการสร้างของใหญ่เครื่องรวมเป็น SL กับระบบจ่ายยา ปั๊มอัตโนมัติกระบวนการ การผลิตที่ซับซ้อนการสร้างพื้นผิวที่มีรายละเอียดประณีตขององค์ประกอบหลาย ๆชั้น และเชื่อมในตอนนี้ที่สุด ตัวอย่างรวมวงจรการทำงานด้วยการเป็น
555 thermistor และเพื่อให้แสงสว่างเปล่งแสง ( LED ) ในอัตราตามวัดอุณหภูมิ [ 22 ] .
) [ 23 ] ใช้โต๊ะเป็นระบบ - fab @ บ้าน - เพื่อสร้างง่ายแต่การทำงานวงจร utiliz - ing นำซิลิโคนแบบไฟฟ้าเชื่อม , 555 กระพริบวงจรทั้ง 2 และ 3 มิติ ไฟฉาย และของเล่นอักขระด้วยดวงตาที่สว่างเมื่อกดท้องถูกประดิษฐ์ . พิมพ์แนวตั้งเชื่อมถูกระบุว่าเป็นความท้าทายที่คล้ายกัน lm555 ตั้งเวลาวงจรอิสระแสดงโดย [ 24 ] ใน polythermide พื้นผิวโดยใช้กระบวนการต่าง ๆเรียกว่า เลเซอร์ โดยเขียน ( ldw ) ซึ่งเป็นเลเซอร์ที่ใช้ไมโคร - เครื่องจักร ( ลบ ) รวมทั้งการควบคุมปริมาณการโอนไปยังพื้นผิววัสดุ ( additive ) ในงานอื่น ๆโดยเขียนแบบบูรณาการกับการอัลตราโซนิก ( UC ) เทคโนโลยี FDM ที่จะสานฝังชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ภายในโครงสร้างโลหะแข็ง กระบวนการใช้เทคโนโลยีที่ใช้การแกะออกจากโพรงบ้าน ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ การสะสมตัวของชั้นของฉนวนกันความร้อนเทอร์โมเซ็ตเพื่อป้องกันฐานโลหะจากแผ่นวงจรและระวังการใช้พลังงานคลื่นเสียงความถี่สูงเพื่อป้องกันไม่ให้เขาจากความเสียหายของ ELEC - ส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์ แต่ประสบความสำเร็จสุดในการสร้างวงจรการทำงานในโลหะป้องกันที่อยู่อาศัย [ 25 ] เพื่อสำหรับใด ๆของระบบไฮบริดเหล่านี้กลายเป็นที่มีหมู่ฟังก์ชัน , Sig - nificant ทำงานเป็นสิ่งที่จำเป็นในแง่ของกระบวนการวางแผนและพัฒนาวัสดุ [ 26 ] [ 27 ]ทั้งหมดของความพยายามเหล่านี้ร่วมกันได้ นำไปสู่การเคยซับซ้อนมากขึ้นอุปกรณ์รวมถึงการวิจัยนำเสนอในกระดาษแผ่นนี้ อาจจะเป็นตัวอย่างที่ซับซ้อนมากที่สุดของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่พิมพ์ 3Dแต่ละบริการ เป็นข้อพิสูจน์ถึงความสําคัญและสนใจในความสามารถควบคู่ฝังอิเล็กทรอนิกส์และไฟฟ้า ( ภายในเป็นโครงสร้างระหว่างการผลิต - อย่างน้อย - สร้างต้นแบบ วัตถุประสงค์ที่อธิบายไว้ในบทความนี้ แต่ในที่สุด สำหรับการผลิตสุดท้าย จบใช้ ข้อมูลที่กำหนดเองผลิตภัณฑ์ 3D