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行业动态 | 将电子器件打印至武器装备中,实现结构功能一体化
发布时间:2019.10.09    新闻来源:3D打印技术参考   浏览次数:

将电子器件打印至武器装备中,实现结构功能一体化

   传统的电子元器件通常是坚硬的,而柔性电子器件以其独特的柔性和延展性,在武器装备中具有广泛的应用前景。采用增材制造技术,将超薄的导电油墨等材料直接打印到柔性基底材料上,可实现武器装备的结构功能一体化。近年来,外军积极利用增材制造技术改进装备设计,实现结构功能一体化。

   ▌将电子器件直接打印到武器装备上,提高装备性能

美国陆军尝试采用增材制造技术将电子器件打印至头盔、战服、无人机和火炮等装备上。研究人员使用喷墨打印机和电流传导油墨来打印电子器件。


3D打印的柔性电路板


3D打印的无人机电路板

   这一工艺使工程师可将传感器直接打印至武器或一件衣服中。例如,将由银纳米粒子构成的无线电天线打印至一个灵活的聚酰亚胺衬底上,然后嵌入士兵的头盔中,取代目前附着在头带上的天线。或者,电子器件可打印至火炮旁侧,从而释放更多空间。

   ▌开发新型3D打印可穿戴天线,可用于战场通信和监控等

印度军方开发出一种轻量、灵活和防水的3D打印天线,可以植入士兵们的军服中,该设计(由环氧树脂基板和薄铜膜组成)比传统的天线模型要更加灵活。


通过智能材料和结构实现功能性

   3D打印天线长约3厘米,宽约4厘米,设定的工作频率在3.37 GHertz左右,可以嵌入纺织品,从而实现WiMAX(全球微波接入互操作性)应用。除了军事应用,这种天线也可用于远程医疗和环境监测。

   ▌利用3D打印实现发动机叶片的监测功能

喷气式飞机的维护费时费钱,但将传感器打印到航空航天部件上的一种新的3D打印方法有助于优化这一过程。英国利用气溶胶喷射技术,能够将应变及光学蠕变传感器直接打印到喷气发动机压气机叶片表面上。


在涡轮叶片结构上直写传感器和电路

   利用传感器的激光检测系统和光学测量功能,研究者们能确定10纳米内的元件蠕变。这使得人们可以实时监测叶片工况,有助于提高燃油效率和发动机工作温度,降低航空航天器维护成本。

END

   目前,该应用方向主要开展了结构功能一体化设计、增材制造新材料开发、多材料3D打印等关键技术研究。未来,雷达、天线、探测器等电子器件将更多采用增材制造技术生产,而柔性电子器件的增材制造是未来发展的热点。此外,还将实现可穿戴式传感器、嵌入式电子器件的高效、低成本制造,大幅提升装备性能。

 
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