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作者：王玉龙华南理工大学

学位级别：硕士

立体电路是指在注塑成型的塑料壳表面，制作具有电气功能的线路或图形。与传统的PCB电路板相比，立体电路在空间上更具有灵活性，省去了PCB电路板的堆叠空间，有利于电子器件的小微型化。在立体电路产品的生产制造过程中，从产品的CAD... 详细信息

立体电路是指在注塑成型的塑料壳表面，制作具有电气功能的线路或图形。与传统的PCB电路板相比，立体电路在空间上更具有灵活性，省去了PCB电路板的堆叠空间，有利于电子器件的小微型化。在立体电路产品的生产制造过程中，从产品的CAD数据到激光加工设备控制数据的转换是十分重要的。目前，通用CAD软件并非针对立体电路制造的应用开发，在处理此问题时效率不高。因此，进行立体电路制造中的数据处理关键算法研究与软件开发具有一定的理论意义和工程实践意义。本论文首先概述了立体电路的相关知识，分析了立体电路制造中所涉及的数据处理国内外研究现状。然后研究了立体电路制造数据处理软件的技术与理论基础，选择了Visual Studio2010作为本软件的开发工具，通过MFC来实现软件的图形化界面设计，并通过OpenGL图形库完成软件的三维图形显示。接着，本论文对立体电路制造数据处理中的几个关键算法进行了深入地研究，具体如下：（1）对NURBS曲线的等弧长分段点算法进行了研究。在现有算法的基础上，提出了改进算法，提高了计算效率。（2）提出了加工区域的划分算法。该算法将信息层抽象为一条沿Z方向的线段，以线段的两个端点来代表信息层的最高点和最低点。先对此抽象线段从高到低进行排序，再从最高的线段开始，对线段出现的区间进行划分，避免了空闲的加工区域，保证了加工效率。（3）对直线段到STL三维空间表面的投影算法进行了研究。讨论了直线段与三角形面片的位置关系，提出了直线段到三角形面片的投影算法，提出了基于筛选网格的三角形面片排序方法，并基于此提出了三角形面片的快速检索与提取方法，实现了海量直线段到STL三维空间表面投影的快速计算。（4）基于加工区域的划分算法和直线段到STL三维空间表面的投影算法，并通过对投影线的筛选排除方法进行研究，提出了加工区域内的信息层切分算法以及任务数据生成算法。随后，通过对软件进行深入的需求分析，确定了软件中的数据流向，然后以此为依据设计了数据结构，并对软件的功能模块进行了划分，确定了软件的工作流程。随后对软件的各个功能模块进行了设计，其中包括塑胶件文件读取模块、信息层文件读取模块、塑胶件坐标调整模块、信息层坐标调整模块、布局设计模块、任务参数设置模块、任务划分模块、激光器控制文件生成模块和工件台控制文件生成模块。最后，本论文给出了立体电路制造数据处理软件的运行实例。通过运行实例可以看出，上述关键算法运行可靠，数据处理速度快;本软件用户界面友好，操作便捷。与通用的三维CAD软件相比，本软件易用性更强，在解决立体电路制造中的数据处理问题方面，更加高效、便捷。

关键词：立体电路数据处理 STL 分层算法投影算法 CAD

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基于立体电路熔融沉积成型的前处理分层及实验研究

基于立体电路熔融沉积成型的前处理分层及实验研究

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作者：刘嘉西安理工大学

学位级别：硕士

熔融沉积成型是一种以三维模型为基础,通过将熔融状态丝材挤出,逐层粘接堆积的增材制造技术,具有材料利用率高、成本低、后处理简单等优势,适合小批量定制化生产需求。然而,当前制约熔融沉积成型技术发展,影响其应用范围的主要原因为成... 详细信息

熔融沉积成型是一种以三维模型为基础,通过将熔融状态丝材挤出,逐层粘接堆积的增材制造技术,具有材料利用率高、成本低、后处理简单等优势,适合小批量定制化生产需求。然而,当前制约熔融沉积成型技术发展,影响其应用范围的主要原因为成型件尺寸精度和其功能性单一。本文针对应用熔融沉积成型立体电路前处理出现的成型件尺寸精度低,成型效率低,导电线路部分与不导电部分不能独立设置工艺参数进行前处理分层切片等问题进行研究,为复合导电丝材采用熔融沉积成型制成基本电子器件和成型立体电路奠定基础。研究三种不同复合材料导电性能,选出适宜成型电路的复合丝材,增添熔融沉积成型件功能性。进行熔融沉积成型电子器件和熔融沉积成型嵌入式组件。通过熔融沉积成型机进行电子器件成型,促进了熔融沉积成型创建包含嵌入式和完整成型电子组件的复杂三维电路的进程。通过分析熔融沉积成型过程中错误源,确定工艺参数和机器运动链为主要误差来源,其中包括成型温度,层厚和填充密度引起的误差以及运动学误差。考虑了来自不同因素的误差,建立综合误差模型,分析每个误差的变化趋势。应用综合误差逆积分函数建立误差补偿模型,通过实验数据比较了未补偿模型和补偿后模型误差大小。对补偿结果进行分析得到,各项误差均有所下降,其中X轴最为明显,证明了误差补偿模型有效性。熔融沉积成型是一个复杂的过程,进行立体电路成型制造时,需采用不同的工艺参数进行成型制造。提出了一种模型组划分混合切片工艺流程,研究了两种耗材混合打印时不同材料的G代码之间的转换,并进行立体电路一体化成型,可实现高度灵活且针对不同应用定制的立体电路进行分层处理。分析工艺参数对成型件内纳米铜再分布的影响,在此基础上进行导电性为目标得到了最优成型工艺参数;提出了一种基于熔融沉积成型技术制备立体电路的新方法,将获得的最优工艺参数用作立体电路中导电部分的打印,在研究电路几何模型横截面形状和面积对电路导电性影响的基础上,利用复合丝材熔融沉积成型技术直接制造立体电路,实现零部件与电路一次成型制造。

关键词：熔融沉积成型导电性能成型质量立体电路前处理分层

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PA6/PC基激光直接成型材料研究及其立体结构制件制备

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中国塑料 2022年第2期36卷 8-12页

作者：于志省李应成王洪学庞馨蕾王宇遥中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院合成材料研究所上海201208

以聚酰胺6(PA6)、聚碳酸酯(PC)及其复合材料为基材,通过熔融挤出法制备了一系列激光直接成型(LDS)合金材料,研究了其热性能、耐溶剂性、力学性能及断裂机理,并验证了其用于手机结构件制造时的可靠性和安全性。结果表明,LDS合金材料具有... 详细信息

以聚酰胺6(PA6)、聚碳酸酯(PC)及其复合材料为基材,通过熔融挤出法制备了一系列激光直接成型(LDS)合金材料,研究了其热性能、耐溶剂性、力学性能及断裂机理,并验证了其用于手机结构件制造时的可靠性和安全性。结果表明,LDS合金材料具有特殊的热性能和流变行为,PA6组分有利于提高合金的耐溶剂性,PC组分有利于提高材料的耐热性;随着PA6含量的增加,LDS合金的缺口冲击强度、断裂伸长率、拉伸强度和模量、弯曲强度和模量均先减小后增大;纯PC基合金材料的断裂形式为韧性断裂,断裂机理为材料受外力作用形成剪切带和网络结构化,纯PA6基及PA6/PC基LDS合金材料的断裂形式为脆性断裂,以两相分散形成"海-岛"结构、剪切破坏引发产生银纹以及产生空穴化效应为主要断裂机理;LDS合金具有优良的激光活化与化学镀功能,铜镍金属镀层可靠性、安全性高,可用于立体结构器件电路制造。

关键词：激光直接成型聚酰胺6 聚碳酸酯断裂机理立体电路

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基于熔融沉积成型3D打印工艺的混合增材制造技术基础研究

基于熔融沉积成型3D打印工艺的混合增材制造技术基础研究

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作者：汪杨东南大学

学位级别：硕士

混合增材制造是一种基于3D打印快速制造功能产品的技术,该技术利用了3D打印快速制造复杂三维结构的优点,制造电子产品的基本结构,同时将电子线路和元器件嵌入,成功克服传统3D打印工艺无法制造功能性产品的问题,在3D打印研究领域具有重... 详细信息

混合增材制造是一种基于3D打印快速制造功能产品的技术,该技术利用了3D打印快速制造复杂三维结构的优点,制造电子产品的基本结构,同时将电子线路和元器件嵌入,成功克服传统3D打印工艺无法制造功能性产品的问题,在3D打印研究领域具有重大的创新意义。本文提出了一种基于熔融沉积成型(FDM)3D打印的新型混合增材制造技术,它结合双材料FDM 3D打印和选择性化学镀,实现了结构电子器件的制造。本文主要完成了以下工作:一、基于单材料FDM 3D打印机升级搭建了一台可以同步打印双材料样件的3D打印机,并介绍了相关打印材料的基本特性和分析了升级的双材料打印机的打印精度。二、提出了一种新型选择性化学镀工艺,通过大量试验得出了化学镀溶液最佳配方和最佳实验参数,该工艺实现了ABS与PETG、PC、PLA之一所组成的双材料样品的选择性镀镍和镀铜,并且得到了高质量的金属镀层。三、对于选择性化学镀工艺机理和效果进行了系统性研究,对其中的关键步骤(粗化)处理前后的样件进行扫描电镜实验(SEM)和傅里叶红外光谱(FTIR)测试,验证了粗化会腐蚀ABS,但对于PETG、PC、PLA的表面几乎不腐蚀;对于重要步骤(敏化-解胶)处理的样件进行FTIR测试和X射线光电子能谱(XPS)分析,得出了双材料的最佳组合为ABS/PETG。对于选择性化学镀的最后一步-施镀之后ABS表面附着的镍层和铜层的质量进行了详细的分析与测试。分别通过SEM图、百格测试、X射线能谱(EDS)、库仑法分析了镀镍层的微观形貌和镍、铜层的附着力、成分及厚度;另外分析了镀镍液温度、p H值、时间对于镀镍层导电性的影响,得出了在温度50℃,p H=8.5,施镀时间120min,可以得到电阻率为84μΩ·cm的Ni-P合金;并且分析了镀铜液施镀时间对铜层导电性的影响,得出了随施镀时间铜层电阻率变化很小,在3μΩ·cm附近波动。四、为了验证所提出的基于FDM 3D打印的混合增材制造技术的可靠性和实用性,分别设计并制造了2D平面、2D双面和3D立体的LED闪烁电路,以验证其在直流电路的应用。同时,设计并制造了传统工艺难以制造的单臂球形及四臂的圆柱立体螺旋天线,验证其在高频电子线路领域的应用,所测试的天线性能基本符合预期效果。

关键词： 3D打印增材制造 FDM 化学镀立体电路三维天线

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