电场驱动喷射沉积微3D打印高分辨率氮化铝陶瓷基电路

现有技术在高分辨率高密度电路的低成本批量化制造上仍然面临巨大挑战,无法满足陶瓷基电路对高频、高速、高密度集成的要求。提出了一种结合牺牲层的电场驱动喷射沉积微3D打印高分辨率氮化铝陶瓷基电路的新方法,该方法利用牺牲层克服了因陶瓷表面粗糙导致的射流不稳定问题,并借助牺牲层表面疏水特性进一步缩小线宽,实现了高分辨率电路的制造。实验研究了打印参数(电压、气压、打印高度、打印速度)、牺牲层以及烧结工艺对打印银线线宽和形貌的影响并优化了工艺参数。最后,使用含银量70%(质量分数)的导电银浆结合优化的工艺参数,在氮化铝基材表面实现了多种复杂电路图案制造,包括线宽/线距为2/3的高密度高分辨率电路图案以及目前已报道的最小线宽为8.1μm的导电银线。研究结果表明,结合牺牲层的电场驱动喷射沉积微尺度3D打印氮化铝陶瓷基电路新方法可为小型化、高功率陶瓷基集成电路低成本批量化制造提供有效途径。

基于电场驱动喷射微3D打印的曲面透明电加热玻璃技术

为了解决高性能曲面透明电加热玻璃制造工艺复杂和制备成本高的问题,提出了一种基于电场驱动喷射微3D打印制造曲面透明电加热玻璃的新方法,并阐述了该工艺流程;通过实验揭示了主要打印参数对制造曲面透明电加热玻璃银线线宽的影响规律;使用优化的打印参数在曲面透明玻璃上制备了有效加热面积为35 mm×40 mm,线宽为90μm,周期为3000μm,附着力为4B,透光率为90%,电阻为1.6Ω,银线为金属网栅结构的曲面透明电加热玻璃。实验结果表明,该打印方法工艺简单,利用该方法制造的曲面透明电加热玻璃具有附着力好、透光率高和加热性能良好等优点,为实现低成本、高性能的曲面透明电加热玻璃的工业化制造提供了一种全新的解决方案。

纳米压印光刻模具制作技术研究进展及其发展趋势

模具是纳米压印光刻(Nanoimprint lithography,NIL)与传统光学光刻工艺最大的区别所在,模具作为压印特征的初始载体直接决定着压印图型的质量,要实现高质量的压印复型,必须要有高质量的压印模具。不同于传统光学光刻使用的掩模(4X),纳米压印光刻使用的是1X模版,它在模具制作、检查和修复技术面临更大挑战。当前,模具的制作已经成为NIL最大的技术瓶颈,而且随着纳米压印光刻研究的日益深入以及应用领域的不断扩大,NIL模具的制造将变的越来越重要并面临着更加严峻的挑战。因此,模具的制造已经成为当前纳米压印光刻一个最重要的研究热点,纳米压印光刻发展的历史也是压印模具不断发展创新的历史。综述了当前国内外各种纳米压印光刻模具制作技术研究进展,并指出三维模具、大面积模具和高分辨率模具的制作、模具缺陷的检查和修复是当前及其将来最迫切的需求、最主要的研究热点和挑战。

网络化制造关键技术信息流的研究

动态联盟各盟员间信息的集成与共享是实现网络化制造的基础和核心,针对分布、异构、异质网络化制造环境的特点,该文提出实现网络化制造信息集成与共享的总体解决方案:基于STEP标准信息的表达和产品的建模;基于XML、VRML信息的传输;基于ASP技术信息的存取;基于CORBA规范信息系统的集成和软件的互操作性。最终实现信息流在分布、异构、异质网络化制造环境中高效的传输,动态联盟各盟员间信息的实时共享。

面向产品快速开发的RP&M网络化服务集成系统

为了提升广大中小企业的新产品快速开发能力和速度,研究和开发了RP&M网络化服务集成系统。针对该系统,提出了一种全新的RP&M网络化服务集成系统的框架;阐述了它的工作流程和功能模块的详细设计:深入论述了系统关键技术的实现。通过对该系统中的技术信息平台、电子商务平台、制造服务平台的紧密集成,在远程用户、服务中心和协同制造企业建立一个协同生产制造的环境,实现制造资源的共享和技术资源的优势互补。众多的应用案例表明,该系统对加快中小企业的新产品快速开发具有很高的潜能。该系统的实现体现了当前企业策略和制造组织结构的基本转变。

基于Web的快速模具远程制造服务系统

数字化和网络化己成为当前制造业最为显著的生产特征。为了改变快速模具的传统制造模式为基于Internet的异地协同开发制造模式,解决逆向工程（RE）、快速成形（RP）、快速模具（RT）设备低利用率与企业得不到快速成形与制造（RP＆M）技术服务的矛盾,缩短模具的生产制造周期,迎合新产品快速开发的需求。研究和开发了基于Web的快速模具远程制造服务系统。首先介绍了基于RE/计算机辅助设计（CAD）/RP,快速模具开发制造系统的工作流程及其组成;然后阐述了远程制造服务系统的功能设计和关键技术的实现;最后构建了服务系统运行的Web平台。该系统旨在集成己有的RE、CAD、计算机辅助分析（CAE）、RP技术及以此为基础的快速模具制造技术,并以万维网（WWW）为支撑,以RP＆M服务中心和各生产力促进中心为服务载体,以为远程用户、服务中心、协同制造企业提供方便快捷的技术信息平台、电子商务平台、制造服务平台为服务宗旨。

基于Internet的快速成形网络化制造服务平台——功能设计与实现

通过构建快速成形网络化制造服务平台 ,将分散在不同地域的RP&M服务中心的制造设备和技术资源有机地整合在一起 ,实现制造资源的共享和技术资源的优势互补 ,支持多用户、多制造点的 RP远程制造服务。为不同制造点的用户提供高效、优质、低成本的 RP&M制造服务 。

基于层切法可重构反求测量系统的研究

针对现阶段国内外层切反求测量系统存在的不足,提出了一种新的独立于加工设备可重构反求测量系统。论述了系统的工艺流程及其组成;研制了一种具有良好粘接性能和可切削性能的包埋材料;详细设计了断层截面图像采集系统。最后,以摩托车发动机缸体的三维断层反求作为典型实例,展示了该系统在实际工程中的具体应用。众多工程应用实例表明,该反求系统能够充分利用现有的设备资源,达到成本低、周期短和可重构等目的,具有广泛的工业应用前景。

基于STEP-NC智能数控系统的研究

论述了基于STEP-NC智能数控系统的工艺流程,提出一种基于多智能体STEP-NC智能数控系统的体系结构,整个系统由解释Agent、工艺规划Agent、监控Agent和决策Agent等12个不同功能的Agent组成,各Agent之间相互协作,共同实现STEP-NC智能数控系统的各种功能。以系统中的两个核心模块——解释Agent和工艺规划Agent为例,阐述了其实现的具体方法。给出了开发完成的原型系统部分功能模块。提出的构建智能型STEP-NC数控系统的策略和方法,对深入研究基于STEP-NC智能数控系统具有一定参考作用。

快速模具网络化制造服务平台的研究与开发

本文提出并建立了快速模具网络化制造服务平台。该平台以快速发展的计算机网络和信息技术为支撑工具,通过在远程用户、服务中心和协同制造企业建立一个协同生产制造的环境,实现制造资源的共享和技术资源的优势互补,缩短了模具的生产制造周期。众多的案例研究表明该系统对提高中小企业新产品的快速开发具有很大的潜能。

大面积纳米压印光刻晶圆级复合软模具制造

为了解决大面积纳米压印所面临的大尺寸晶圆级复合软模具低成本制造的难题,对于当前广泛使用的大尺寸晶圆级双层复合软模具开展了理论分析、数值模拟和制造方法的系统研究。提出并建立了复合软模具脱模过程和气泡缺陷理论模型;利用ABAQUS工程模拟软件,揭示了大尺寸复合软模具影响脱模的因素和内在规律;提出一种大尺寸晶圆级双层复合软模具低成本制造方法,并完成了10.16cm(4inch)满片双层复合软模具复制的实验验证。研究结果为大尺寸复合软模具制造奠定了理论基础,并提供了一种低成本高质量制造大尺寸晶圆级双层复合软模具切实可行的方法。

滚型纳米压印模具变形机理的研究

滚型纳米压印是一种高效、低成本批量化制造大面积微纳米结构的方法,已经被看成是最具有工业化应用前景的微纳米制造方法之一,同时也被认为是实现纳米压印技术从实验室到工业化应用的一个重要突破口。开展滚型纳米压印过程中模具变形机理和规律的研究,提出滚型纳米压印两种理论模型,揭示柔性接触滚轮模具变形的机理、规律和主要影响因素,阐述硬质接触和柔性接触两种压印方式显著区别和特点。该研究为探索减小弹性滚轮模具变形策略和方法,滚型纳米压印工艺要素的优化,以及提高滚型纳米压印复型精度和压印效率奠定了理论基础。

快速成形/模具网络化制造服务平台的研究现状及其发展趋势

通过构建快速成形/模具网络化制造服务平台,可缩短新产品的开发周期,提高RP&M设备的利用率,动态优化资源,降低生产成本,实现基于Internet的异地协同开发制造。论述了快速成形/模具网络化制造服务平台的国内外研究现状及其我国构建快速成形/模具网络化制造服务平台的必要性,并探讨了该平台的未来发展趋势及其应用前景。

基于STL模型的RP数据前置处理ASP工具集研究及应用

提出一种基于STL模型的RP数据前置处理ASP解决方法,建立了ASP工具集的功能模型和体系结构;以STL文件的缺陷检查与模块修补为例,阐述了ASP工具集的具体开发过程,开发的ASP工具集已集成到RPM网络化服务集成系统中。应用结果表明,基于STL模型的RP数据前置处理ASP工具集提供了一个有效的使能工具,在为协同制造企业和RP用户提供统一的前置数据处理和工艺选择服务的同时,可提供数据前置处理软件的维护、管理和升级服务,能有效地支持RPM网络化制造的实施。

电场驱动喷射沉积微纳3D打印技术及应用

微纳尺度3D打印是增材制造的前沿和研究热点,在航空航天、组织工程、生物医疗、微纳机电系统、新材料(超材料、轻量化材料、智能材料、复合材料)、新能源、柔性电子、印刷电子、结构电子、微纳光学器件、微流控器件、可穿戴电子产品、软体机器人等诸多领域和行业有着非常广泛的应用。介绍了课题组近年提出并建立的一种微纳尺度增材制造新工艺——电场驱动喷射沉积微纳3D打印,并论述了近年研究进展和取得的重要成果,介绍了5个工程应用案例。电场驱动喷射沉积微纳3D打印为微纳尺度3D打印和微纳制造提供了一种全新的解决方案,具有良好的工业化应用前景。

基于特征技术回转体类零件图形自动编程系统的研究与开发

针对当前面向车间数控编程方法的兴起,以 Visual C++6.0为开发工具,研究和开发了基于特征技术问转体类零件的图形自动编程系统。系统利用特征技术对回转体类零件进行特征的提取和分类,采用交互式特征要素图形输入替代传统用数控语言输入几何信息和工艺参数的方法,实现了NC代码的自动生成。本文介绍了该系统的工作原理及其功能;并详细阐述图形自动编程系统开发的核心技术;最后,通过实验,验证了系统的可行性和实用性。

基于Web的快速原型工艺选择系统

提出一种快速成型 (RP)工艺优选方法 该方法综合运用了专家系统和模糊综合评判 ,通过专家系统初步确定RP候选方案 ,采用模糊综合评判选择最适合的RP工艺 ;运用层次分析法 ,建立了RP工艺优选的多因素、多层次综合评价模型 ,确定了准则层各个评价因素的权重 ,并使用Java技术开发了这个工艺选择系统 通过一个典型应用案例展示了该系统的使用方法及其应用效果 结果表明 ,通过该方法确定的RP工艺更加准确和有效 。

面向大面积微结构批量化制造的复合压印光刻

为了解决在大尺寸非平整刚性衬底和易碎衬底上高效低成本批量化制造大面积微纳结构这一难题,提出一种面向大面积微结构批量化制造的复合微纳压印光刻工艺。阐述了复合压印光刻的基本原理和工艺流程,通过实验揭示了主要工艺参数(覆模速度、压印力、压印速度、固化时间)对于压印结构的影响及规律。最后,利用课题组自主研发的复合压印光刻机,并结合优化的工艺参数,在3种不同的硬质基材(玻璃、PMMA、蓝宝石)上实现了微尺度柱状结构(最大图形区域为132mm×119mm)、微尺度光栅结构(最大直径为15.24cm的圆形区域)和纳尺度柱状结构(图形区域为47mm×47mm)的大面积微纳结构制造。研究结果表明,提出的复合微纳米压印工艺为大面积微纳结构宏量可控制备、以及大尺寸非平整刚性衬底/易碎衬底大面积图形化提供了一种全新的解决方案,具有广阔的工业化应用前景。

基于EHD微尺度3D打印喷射机理与规律研究

基于电流体动力学(EHD)微尺度3D打印(电流体动力喷射打印或电喷印)的成形机理复杂,成形影响因素较多,首先对泰勒锥的受力状况进行了理论分析,然后用有限元数值模拟和实验方法进行验证,探索了该微尺度3D打印方法的喷射机理,并揭示了电压、压力对锥射流喷射性能的影响规律。结果表明,电压越大,锥形越短;入口压力越大,锥形越长,同时也表明了在一定的电压和气压范围内喷印均可以正常进行,而不是特定的电压或气压,从而可以通过调节电压和气压改善锥射流及喷印质量。用光固化树脂材料进行的喷印实例中获得了较好的喷印质量。

放电沉积凸貌微织构表面动压润滑性能仿真研究

目的提出一种表面凸貌微织构的快速制造方法,并对其表面动压润滑性能及减摩机制进行研究。方法利用高低压复合放电沉积加工技术实现气体介质中金属或半导体材料表面凸貌微织构的制备。高压脉冲电压实现两极间介质的电离度,低压直流放电实现电极材料蚀除,并沉积在工件表现形成微织构。通过控制工具电极直径,可获得直径410μm、高12μm尺度的凸貌微织构。利用FLUENT软件,对该方法所获的凸貌微织构表面动压润滑性能进行仿真,研究了不同高度、直径、面积比下,表面微织构对润滑性能的影响规律。结果织构面积比和动压润滑性能成正比关系:随着面积比增大,织构上表面平均压力增大。油膜上表面平均压力在高度为7μm、直径为500μm、面积比为60%、对摩速度0.5m/s时,达到最大值1.21×10^4Pa。动压润滑性能随单个凸貌微织构高度的增加,先增大后减小,并在7μm时达到最大。织构直径对润滑性能影响明显,仿真结果表明,在一定条件下,加大织构直径可提高油膜上表面平均压力。结论凸貌微织构采用增材制造方法,减小了传统去除材料的织构制造方法导致的对材料强度的影响。该方法工艺简单,成本低,不需辅助其他加工条件。表面凸貌微织构的存在使两接触表面的间距减小,形成收敛楔,从而形成动压,使润滑膜产生动压承载力,改善了摩擦学性能。对凸貌微织构的结构参数(面积比、微织构高度、直径)进行仿真分析,获得了织构结构参数对动压润滑特性的影响规律,为后续研究提供了理论支持。