开源参数化3D打印槽模系统比商业产品便宜17,000％
时间：2018-01-16 08:51 来源：中国3D打印网 作者：中国3D打印网 阅读：次
用于狭缝模头系统的改进型3D打印X型滑架
槽模涂料是一种用于将各种液体化学品沉积到玻璃，不锈钢或塑料基材上的技术。其无数的应用包括太阳能光伏电池，平板显示器（LCD，OLED和柔性），固态照明和打印电子传感器。涂层方法也可用于生产RFID标签，燃料电池和锂离子电池。这是一个有用的技术，但由于加工成本的原因，槽模自身可能会非常昂贵，通常约为4000美元。这意味着研究人员和制造商往往无法利用沉积过程。
为了解决这个问题，来自密歇根理工大学开放可持续技术实验室的研究员L.Y。 Beeker，Adam M. Pringle和Joshua M. Pearce已经使用3D打印机制作了一个价格在25美分左右的DIY缝口模具。据研究人员介绍，3D打印的狭缝模具比商业模具便宜17,000％，这使得该研究在狭缝模具涂层领域具有潜在的重要意义。
但是，这种便利并不是以成本为代价的：使用额外的3D打印注射泵，普通的3D打印机可以转换成狭缝模头系统，利用新打印的狭缝模头提供超低成本的液体化学沉积方法。这意味着只需要很少的设备来创建预算系统。3D打印系统除了是一种非常经济的槽模涂布方式之外，还具有许多优点。交货时间更短，产量更高（比旋涂等其他技术更高），可以实现定制化，系统甚至可以扩大到卷对卷沉积系统。
修改Prusa Mendel RepRap
为了宣传他们的研究成果，研究人员发表了一篇论文“用于薄膜半导体加工的开源参数化3D打印槽模系统”（Additive Manufacturing）。正如4000美元的价格标签所表明的那样，传统的槽式模具通常需要昂贵的机械加工，因为它们具有复杂的内部几何形状，这限制了对槽模系统的可及性和实验的限制。为了克服这些成本问题，密歇根理工大学的研究采用开放式硬件方法，使用开源3D打印机制作系统元件，然后作为系统的一部分工作。
在开发过程中，研究人员面临着一些棘手的问题，包括选择材料和合适的3D打印机。研究人员知道他们不能使用不锈钢与他们的FDM 3D打印机，而是不得不使用聚合物。测试了几种材料，包括PLA，ABS和HIPS，最后的选择是PETG。所选的3D打印机是Prusa Mendel i1 RepRap的Athena版本。根据研究人员的研究，研究表明功能实验室级缝模可以使用低成本的开源硬件方法进行3D打印，他们的分析证实了他们的观点：研究人员发现，使用印模槽模制造的半导体具有RMS值为0.486纳米，厚度为17至49纳米，最大光学透射率为99.1％。
研究人员表示，3D打印工艺除了可用的聚合物缝隙冲模外，还可以生产先进的电子材料，涂层和分层复合材料。令人兴奋的是，由于密歇根科技团队使用OpenSCAD设计的狭缝模具的开源参数模型允许基本的几何形状被改变和定制用于指定的实验，并且在短短几个小时内打印。
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