
長期以來,利用商用3D列印機列印電子電路和元件的能力一直被視為推動3D列印技術從目前新興的創客領域走向主流製造業和家庭製造的關鍵發展。雖然實驗室中已在專用印表機上驗證了這項技術,但英國華威大學的研究人員開發了一種名為「碳化物」(carbomorph)的低成本材料,該材料具有導電性、壓阻性,並且可以使用目前市面上價格親民的消費級3D列印機進行列印。
Carbomorph本質上是一種碳填料,包裹在可生物降解的聚酯基質中。這種材料可以透過列印頭,例如華威大學團隊目前使用的Bits and Bytes BFB3000印表機,該印表機已經製造出各種各樣的產品,包括觸控遊戲控制器、運動感應手套和能夠感知液體量的馬克杯。雖然這些產品距離一次性列印出智慧型手機或電腦這樣的產品還有很長的路要走,但它們代表著向前邁出的重要一步。
例如,該團隊利用多噴頭印表機,以聚乳酸(PLA,一種由玉米澱粉等可再生資源衍生的聚酯)為材料,製造了運動感測手套,並在其中嵌入了碳化物條帶。由於碳化物具有導電性,因此可以連接到簡單的電路板等元件。此外,碳化物還具有壓阻效應,當條帶彎曲或受到其他應力時,其電阻會發生變化——而這種電阻變化可以透過連接在手套上的電路板來測量。最終,他們製造出了內建感應器的3D列印手套,能夠感知手指的伸展或握緊程度。
這對於動作捕捉技術或其他類似領域來說或許非常棒,但想想更廣泛的應用,比如遊戲控制器,它不僅可以定制打印以貼合用戶的手型,還能感知用戶是否按下了按鈕,甚至還能分辨按鈕的按壓力度。這將開啟全新的控制方式,增強我們與電子設備的互動體驗。透過將壓電電阻嵌入智慧型手機、電視遙控器和其他電子設備的結構中,我們擁有了各種各樣的機會來改善電子介面的觸覺控制。
當然,下一步就是列印更複雜的電子結構,例如電線、電纜,最終甚至包括電池和電路板本身,這樣3D列印機最終列印出來的產品才能真正成為成品。雖然這可能還需要一段時間才能實現,但華威大學團隊已經成功地將電子感測功能嵌入到消費級3D列印機列印的產品中,這預示著未來可期。
[華威大學 via ExtremeTech]