دسترسی نامحدود
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
برای ارتباط با ما می توانید از طریق شماره موبایل زیر از طریق تماس و پیامک با ما در ارتباط باشید
در صورت عدم پاسخ گویی از طریق پیامک با پشتیبان در ارتباط باشید
برای کاربرانی که ثبت نام کرده اند
درصورت عدم همخوانی توضیحات با کتاب
از ساعت 7 صبح تا 10 شب
ویرایش:
نویسندگان: Friedrich Wilhelm Proes
سری: Light Engineering für die Praxis
ISBN (شابک) : 303116220X, 9783031162206
ناشر: Springer
سال نشر: 2022
تعداد صفحات: 229
[230]
زبان: English
فرمت فایل : PDF (درصورت درخواست کاربر به PDF، EPUB یا AZW3 تبدیل می شود)
حجم فایل: 13 Mb
در صورت تبدیل فایل کتاب Additive Manufacturing of Mechatronic Integrated Devices به فرمت های PDF، EPUB، AZW3، MOBI و یا DJVU می توانید به پشتیبان اطلاع دهید تا فایل مورد نظر را تبدیل نمایند.
توجه داشته باشید کتاب ساخت افزودنی دستگاه های مجتمع مکاترونیک نسخه زبان اصلی می باشد و کتاب ترجمه شده به فارسی نمی باشد. وبسایت اینترنشنال لایبرری ارائه دهنده کتاب های زبان اصلی می باشد و هیچ گونه کتاب ترجمه شده یا نوشته شده به فارسی را ارائه نمی دهد.
در این پایان نامه یک زنجیره فرآیند جدید برای ساخت
افزودنی دستگاه های مجتمع مکاترونیک (AMMID) توضیح داده شده است
که روش جدیدی را برای ساخت دستگاه های الکترونیکی سه بعدی بر اساس
فرآیند تف جوشی لیزری انتخابی (SLS) با استفاده از ساختار مستقیم
لیزری ارائه می دهد. (LDS) و متالیزاسیون. زنجیره فرآیند AMMID
تقاضای فزاینده برای قطعات بسیار کاربردی را برآورده میکند،
افزایش فردیسازی و کوتاهتر کردن چرخههای توسعه محصولات
الکترونیکی.
توسعه این زنجیره فرآیند بر اساس بررسی ادبیات گسترده است که نشان
میدهد زنجیره فرآیند مبتنی بر SLS دارای عملکرد عالی است.
پتانسیل تولید دستگاه های الکترونیکی سه بعدی با خواص و با چشم
انداز آینده مناسب برای تولید انبوه فردی. بزرگترین، اولیه، مانع
فنی یک فرآیند SLS ناپایدار با استفاده از یک افزودنی LDS معمولی
است. ترکیب مواد SLS و افزودنی LDS با DSC آنالیز شد که نشان
میدهد این افزودنی با کاهش پنجره تف جوشی رفتار ذوب پلیمر را
تغییر میدهد. پودر فلز ریز به عنوان یک افزودنی جایگزین کمتر بر
پنجره پخت تأثیر می گذارد و فرآیندی پایدار را امکان پذیر می کند.
برای انتخاب اندازه ذرات و محتوای مناسب برای پودر فلز، یک مدل
مواد تحلیلی ارائه شده است که توزیع ذرات افزودنی را در داخل ماده
پیشبینی میکند. این مدل مواد درک مکانیسم فعالسازی را در حین
فعالسازی لیزری عمیقتر میکند، اطلاعات عملی را برای آمادهسازی
پودر فراهم میکند و برای طراحی آزمایش برای توسعه زنجیره فرآیند
با مواد جدید استفاده میشود.
آزمایشهای اولیه هستند. همراه با بینش های مدل مواد، که ثابت می
کند که رسوب مجدد مکانیسم فعال سازی اصلی در طول فعال سازی لیزری
با پودرهای فلزی خوب است. بر این اساس، زنجیره فرآیند با تعیین
محتوای افزودنی مناسب شروع می شود. یک ترکیب ماده مناسب از پودر
PA12 حاوی 2 درصد وزنی پودر مس با میانگین قطر ذرات 3.5 میکرومتر
شناسایی شد. با توجه به فعالسازی لیزر، پارامترهای لیزری کار
توسعه داده میشوند (مجموعه پارامترهای کاری برای همه درمانهای
پس از فرآیند مورد استفاده امکان پذیر است: PRF = 1 کیلوهرتز، dh
= 25 میکرومتر، در مقابل 25 میلیمتر بر ثانیه، tl = 20ns و P =
1.07 W ). در این توسعه پارامتر نشان داده شده است که تنها نقاط
لیزری نزدیک به هم، که تعامل پالس های لیزر را ممکن می کند، قادر
به فعال کردن سطح هستند، در حالی که پالس های لیزری منفرد در
شرایط اعمال شده اینگونه نیستند. با افزودن یک عملیات پس از
فرآیند به عنوان مرحله فرآیند اضافی به زنجیره فرآیند، کیفیت
متالیزاسیون و اندازه ویژگی های طراحی را می توان بهبود بخشید.
صاف کردن شیمیایی منجر به کاهش کامل متالیزاسیون ناخواسته در سطوح
غیرفعال شد. مسیرهای رسانا با حداقل عرض 300 میکرومتر قابل تحقق
است. زنجیره فرآیند را می توان برای قطعات نمایشگر مانند محفظه
پهپاد و پانل PSU هواپیما اعمال کرد. بنابراین، این پایان نامه
سطح آمادگی فناوری (TRL) را از TRL2 به TRL6 افزایش داده
است.
در نهایت، یک ملاحظه اقتصادی بینشی در مورد ساختار هزینه قطعات
تولید شده با فرآیند AMMID ارائه می دهد. مقایسه AMMID و
قالبگیری تزریقی، صرفه اقتصادی را برای اندازههای کوچک، 400
قسمت در مورد محفظه پهپاد و 150 قطعه در مورد پانل PSU نشان
میدهد. در نهایت، تجزیه و تحلیل ساختار هزینه توصیه می کند که
پیشرفت های آینده در زنجیره فرآیند بیشترین تأثیر را بر هزینه ها
دارد و اولویت بندی را ارائه می دهد.
In this dissertation a new process chain for the Additive
Manufacturing of Mechatronic Integrated Devices (AMMID) is
described, which provides a new way to manufacture
3-dimensional electronic devices based on the selective laser
sintering (SLS) process using laser direct structuring (LDS)
and metallization. The AMMID process chain meets the rising
demand for highly functionalized parts, increasing
individualization and shortening development cycles for
electronic products.
The development for this process chain is based on an extensive
literature review that indicates that an SLS-based process
chain has great potential to produce 3-dimensional electronic
devices with properties and with the future perspective of
being suitable for an individualized mass production. The
biggest, initial, technical hurdle is an unstable SLS process
using a conventional LDS additive. The compound of SLS material
and LDS additive was analyzed with DSC, which shows that the
additive changes the melting behavior of the polymer by
reducing the sintering window. A fine metal powder as an
alternative additive affects the sintering window less and
enables a stable process. To choose a suitable particle size
and content for the metal powder an analytical material model
is provided, that predicts the additive particle distribution
within the material. This material model deepens the
understanding of the activation mechanism during laser
activation, provides hands-on information for powder
preparation and it is applied for the design of the experiment
for the development of the process chain with the new
material.
Preliminary experiments are conducted along with the insights
of the material model, which prove that redeposition is the
main activation mechanism during laser activation with fine
metal powders. Based on this, the process chain is developed,
starting with a determination of a suitable additive content. A
suitable material composition of a PA12 powder containing 2
wt.% of a copper powder with a mean particle diameter of 3.5 μm
was identified. With regard to the laser activation, working
laser parameters are developed (working parameter set feasible
for all used post-process treatments: PRF = 1 kHz, dh = 25 μm,
vs = 25 mm/s, tl = 20ns and P = 1.07 W). In this parameter
development it is shown, that only closely located laser spots,
enabling interaction of the laser pulses, are capable of
activating the surface, while single laser pulses under applied
conditions are not. By adding a post-process treatment as
additional process step into the process chain, the quality of
metallization and the size of design features could be
improved. Chemical smoothing resulted in a complete reduction
of unwanted metallization on non-activated surfaces. Conductor
tracks with the minimal width of 300 μm could be realized. The
process chain could be applied to demonstrator parts such as a
drone housing and a PSU panel of an aircraft. Thus, this
dissertation has raised the technology readiness level (TRL)
from TRL2 to TRL6.
Finally, an economic consideration provides insights on the
cost structure of parts produced with the AMMID process. A
comparison of AMMID and injection molding shows economic
viability for small lot sizes, 400 parts in case of the drone
housing and 150 parts in case of the PSU panel. Finally, the
analysis of the cost structure gives advice which future
developments in the process chain have the greatest effect on
costs and provides prioritization.
Abstract Table of contents List of figures List of tables List of acronyms List of formula symbols 1 Introduction 1.1 Motivation and goal 1.2 History 1.3 Structure of this work 2 State of the art 2.1 Additive manufacturing technologies 2.2 Selective laser sintering 2.2.1 Data preparation 2.2.2 System components 2.2.3 Machine and powder preparation 2.2.4 Process 2.2.5 Post process 2.2.6 Part properties 2.2.7 Cost 2.3 3D Electronics 2.4 LDS process 2.4.1 Injection molding 2.4.2 Laser activation 2.4.3 Electroless plating with copper 2.4.4 Placement and interconnection 2.4.5 Market & Applications 2.4.6 ADDIMID 2.4.7 Cost 2.5 Additively manufactured electronics (AME) 2.5.1 SLS-based approaches for AME 2.5.2 Stereolithography (SLA) 2.5.3 Fused Filament Fabrication (FFF) 2.5.4 Inkjet 2.5.5 Dispensing 2.5.6 Aerosol-Jet printing 2.5.7 Plating 2.5.8 Miscellaneous 2.6 Knowledge gap 3 Preliminary considerations 3.1 Choice of the additive 3.2 Activation mechanism 3.3 Material model 3.3.1 Dependency of volume and weight content 3.3.2 Particle distribution 3.3.3 Deviation of a limiting copper concentration 3.3.4 Determination of a working copper concentration 3.3.5 Copper concentration at activation 3.4 Experimental proof of the activation mechanism 3.5 Surface roughness 4 Experimental development of the AMMID process 4.1 Experimental strategy 4.2 Description of Experiments 4.2.1 Determination of copper content 4.2.2 Activation mechanism for a single pulse 4.2.3 Activation by pulse interaction 4.2.4 Process window for laser activation parameters 4.2.5 Post-Process treatment 4.2.6 Design restrictions 4.2.7 Material properties 4.3 Materials, methods and systems 4.3.1 Materials 4.3.2 Methods 4.3.3 Systems 4.4 Experimental execution 4.4.1 Determination of copper content 4.4.2 Activation mechanism for a single pulse 4.4.3 Activation via pulse interaction 4.4.4 Process window for laser activation parameters 4.4.5 Post-Process treatment 4.4.6 Design restrictions 4.4.7 Material properties 4.5 Experimental results and discussion 4.5.1 Determination of copper content 4.5.2 Activation by a single pulse 4.5.3 Activation by pulse interaction 4.5.4 Process window for laser activation parameters 4.5.5 Post-Process treatment 4.5.6 Design restrictions 4.5.7 Material properties 5 Cross-sectional investigation 5.1 Alternative material 5.2 Transfer to alternative additive manufacturing technologies 5.3 Laser System 6 Application and economic viability of the AMMID process chain 6.1 Demonstrators 6.1.1 Drone 6.1.2 PSU Panel 6.2 Economics 6.2.1 Cost 6.2.2 Quality 6.2.3 Time 7 Summary 8 Outlook References