前阵子,美国宇航局(NASA)宣布投资一种名为“选择性分离烧结(SSS)”的新型3D打印技术,由获得NASA原位材料挑战赛冠军的Behrokh Khoshnevis博士负责开发。最近,NASA又透露说,他们同时还着眼于另一全新的3D打印技术。位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心,有一组技术专家一直在研究名为“气溶胶喷射打印”(又名直写制造)的3D打印过程。这项技术已经由总部设在新墨西哥阿尔伯克基的Optomec公司带头研发,非常适合制造高性能电子元件,并可为NASA研究人员提供更高密集度的电子件。
液晶聚合物(LCP)内含气溶胶喷射打印的黄金走线或电线。
气溶胶喷射技术与常见的FDM(熔融沉积成型)打印机略有不同。虽然也是层层堆叠构建组件,但是整个过程使用载气和打印头,共同将金属颗粒的气溶胶沉积到打印床表面。气溶胶喷射打印兼容少数几种金属材料,包括银、金、铂和铝,甚至可以沉积聚合物和其它绝缘体。这种独特的3D打印技术可以成为太空和地球上许多应用场景的解决方案,尤其适于制造NASA的探测器组件,不仅体积更小巧,而且布局更密集。
NASA希望借助气溶胶喷射打印技术,更快、更高效地打印出体积更小巧、形状更独特的检测器组件。这些紧密组装的内部元件被精确地连接,构成电路板,整个制作过程确保没有多余的空间,不多浪费一秒。这种3D打印技术能实现10微米宽度的沉积,对于传统电路板制造工艺而言是前所未闻的小尺寸。通过这项研究,戈达德研究小组计划重新定义电子组件制造方式,旨在更短的生产时间内实现更高的可靠性。
技术专家贝丝•帕克特展示3×3英寸的陶瓷板,内置四个耐辐射数模转换芯片,与3D打印银墨相连。
“一旦成功,气溶胶喷射打印技术将定义一种全新的密集型电路板生产方式,可优化电子组件性能和相容性,”戈达德太空飞行中心的技术专家贝丝•帕克特解释说,“此外,气溶胶喷射打印能大幅节省生产时间,从原来的一个月缩短到一两天内完成。”
尽管这项研究的主要目的似乎是制造检测器组件,但是NASA其他相关应用也能因此受益。不久的将来,这项3D打印技术还可打印天线、线束,以及其他直接用于航天器的硬件。迄今,帕克特和她的团队已经打造了3×3英寸的陶瓷板,内置四个耐辐射数模转换芯片,与3D打印银墨相连。虽然戈达德小组确认了气溶胶喷射技术的潜在用途,但是到目前为止,他们还没有在典型飞行条件下试验打印组件。以航天应用为目标,研究人员目前仍在观察该独特打印过程的可重复性和稳定性。