Eletroescrita e impressão EHD

TL-EHD

Impressora Micro/Nano Eletro-hidrodinâmica

Imprima pontos, linhas e padrões multicamada em microescala por meio da deposição de gotículas impulsionada pelo campo elétrico. Formas de onda de tensão programáveis, movimento coordenado e quatro visões de câmera auxiliam no desenvolvimento e na inspeção do processo.

1–45 μm
Tamanho das características de ponto e linha
0–2000 V
Saída de alta tensão
4
Vistas de câmera independentes

O tamanho real da característica depende do material e do processo.

01

Plataforma e processo

Controle integrado de impressão e processoAmpliar imagem ↗
Controle integrado de impressão e processo

Controle integrado de impressão e processo

As formas de onda de tensão controlam a ejeção e a deposição de gotículas. Quatro ângulos de visão de câmera funcionam em conjunto com o controle de movimento em malha fechada, enquanto a importação de padrões, o desenho e a edição paramétrica transformam a geometria pretendida em um caminho de impressão.

Impressão de gotículas em campo próximoAmpliar imagem ↗
Impressão de gotículas em campo próximo

Impressão de gotículas em campo próximo

A ponta do bocal opera a dezenas a centenas de micrômetros acima do substrato. O campo elétrico ejet gotículas discretas sobre posições definidas. O movimento sincronizado e a ejeção sobrepõem depósitos adjacentes para formar linhas e padrões complexos.

Três processos, estruturas diferentes

EletrofiaçãoAmpliar imagem ↗
Eletrofiação

Eletrofiação

Múltiplas fibras formam uma membrana. Os diâmetros típicos das fibras são de 100–1000 nm.

Escrita direta eletrostáticaAmpliar imagem ↗
Escrita direta eletrostática

Escrita direta eletrostática

Fibras individuais de solução ou fundidas são posicionadas diretamente, camada por camada, para criar estruturas ordenadas.

Impressão por jato EHDAmpliar imagem ↗
Impressão por jato EHD

Impressão por jato EHD

As gotículas formam pontos. Depósitos sobrepostos formam linhas e padrões finos. Este é o foco do TL-EHD.

Arquitetura da máquinaAmpliar imagem ↗
Arquitetura da máquina

Arquitetura da máquina

O acesso por todos os quatro lados facilita a carga de amostras, a manutenção e as atualizações. Uma base de mármore suporta o sistema de movimento de precisão. Dois displays de grande formato exibem o movimento, as imagens da câmera, as formas de onda e o feedback do sinal. Dimensões do sistema: 1613 × 908 × 724 mm. Peso aproximado: 500 kg.

02

Movimento e campo elétrico

Movimento em malha fechada X–Y–Z–K

Motores lineares acionam X, Y e K. Um servomotor rotativo aciona Z. O controle em malha fechada coordena o posicionamento e a execução do trajeto.

EixoDeslocamentoVelocidade máximaEspecificação de posicionamento
X>180 mm200 mm/sReprodutibilidade: ±1.5 μm
Y>180 mm200 mm/sReprodutibilidade: ±1.5 μm
Z>80 mm20 mm/sPrecisão de posicionamento: 100 nm

100 nm e ±1.5 μm são especificações de posicionamento dos estágios. A precisão real de posicionamento da impressão depende do material e do processo.

Saída de alta tensão ajustávelAmpliar imagem ↗
Saída de alta tensão ajustável

Saída de alta tensão ajustável

Saída digitalmente controlada e programável de 0 para 2000 V. A corrente de saída é continuamente ajustável de 0 a 10 mA.

Formas de onda de tensão programáveis

Defina a frequência, o ciclo de trabalho, a amplitude e o desvio DC a partir do PC. Estão disponíveis formas de onda padrão, compostas e personalizadas, com interfaces de software em chinês e inglês.

Formas de onda de tensão programáveisAmpliar imagem ↗
Formas de onda de tensão programáveis
Formas de onda de tensão programáveisAmpliar imagem ↗
Formas de onda de tensão programáveis
Formas de onda de tensão programáveisAmpliar imagem ↗
Formas de onda de tensão programáveis
Formas de onda de tensão programáveisAmpliar imagem ↗
Formas de onda de tensão programáveis
Formas de onda de tensão programáveisAmpliar imagem ↗
Formas de onda de tensão programáveis
Formas de onda de tensão programáveisAmpliar imagem ↗
Formas de onda de tensão programáveis
Monitoramento por osciloscópio digitalAmpliar imagem ↗
Monitoramento por osciloscópio digital

Monitoramento por osciloscópio digital

Um osciloscópio USB de dois canais monitora a tensão e os pulsos durante o ajuste do processo. Largura de banda analógica: 50 MHz. Taxa de amostragem: até 200 MSa/s. Sensibilidade: 10 mV/div–2 V/div. Faixa de entrada: de −100 V a +100 V (CC + CA).

03

Materiais e entrega

Seleção de materiais e tintas

Classe de materialTipo de tinta / exemplosAplicações potenciais
Tintas condutorasTintas de nanopartículas de prata e de íons de prata, dispersões de PEDOT:PSSMicroeletrodos e trilhas condutoras
Soluções poliméricasSoluções de polímeros isolantes ou funcionaisPadrões isolantes e microestruturas funcionais
Dispersões de partículasDispersões estáveis, como nanopartículas semicondutorasCamadas funcionais e padrões em microescala
Tintas fotopolimerizáveisResinas ou pré-polímeros fotopolimerizáveis em UV, aplicáveis por jatoCura localizada e fabricação de microestruturas

Valide cada formulação com o bocal, a forma de onda, as configurações de alimentação e o substrato. Avalie a viscosidade, a condutividade e a tensão superficial, a estabilidade da dispersão, a sedimentação e a obstrução. Corresponda às condições de molhagem, secagem e cura do substrato. Tintas fotocuráveis exigem uma fonte de luz compatível.

Bicos e suportes em microescalaAmpliar imagem ↗
Bicos e suportes em microescala

Bicos e suportes em microescala

Os tamanhos dos bicos variam de 1 a 100 μm. Selecione o diâmetro interno de acordo com a viscosidade da tinta e o padrão desejado. Bocais menores são geralmente utilizados com tintas de menor viscosidade. Suportes dedicados conectam os bocais ao sistema de entrega de fluido.

Cabeçotes de impressão duplos com comutação manualAmpliar imagem ↗
Cabeçotes de impressão duplos com comutação manual

Cabeçotes de impressão duplos com comutação manual

Dois bicos em microescala suportam operação simultânea ou alternada. Cada bico possui ajuste independente em X–Y–Z. Múltiplas visões de observação auxiliam no alinhamento e na inspeção durante o processo.

Alimentação de tinta baseada em seringa de precisãoAmpliar imagem ↗
Alimentação de tinta baseada em seringa de precisão
Alimentação de tinta baseada em seringa de precisãoAmpliar imagem ↗
Alimentação de tinta baseada em seringa de precisão

Alimentação de tinta baseada em seringa de precisão

Taxa de fluxo: de 0.01 μL/h a 99.9 mL/h. Viscosidade do fluido: 300–5000 cP. Volumes de seringa compatíveis: 1, 10 e 20 mL. Agulhas de aço inoxidável com ponta Luer utilizam orifícios selecionados para se adequarem à tinta.

Placa de vácuo e montagem do substratoAmpliar imagem ↗
Placa de vácuo e montagem do substrato
Placa de vácuo e montagem do substratoAmpliar imagem ↗
Placa de vácuo e montagem do substrato

Placa de vácuo e montagem do substrato

O mandril de vácuo multianel com revestimento a ouro suporta wafers de silício de 1, 2, 3 e 4 polegadas. Ele permite o ajuste de nível e fornece isolamento elétrico para operação em alta tensão. Uma bomba de vácuo silenciosa de canal duplo oferece sucção ajustável para fixação e troca de amostras.

Cura UV 365 nmAmpliar imagem ↗
Cura UV 365 nm

Cura UV 365 nm

Controle a cura de forma independente ou em sincronia com a impressão. A cura programável segue a trajetória sequencial ou sincronizadamente. A fonte se move com o eixo Z, com ajuste fino em relação ao bocal. Quatro posições operacionais laterais podem ser armazenadas e recuperadas.

04

Visão e software

Imagem microscópica de quatro canais

Câmera de alinhamentoAmpliar imagem ↗
Câmera de alinhamento

Câmera de alinhamento

Localiza o bico em relação ao padrão.

Medição da folgaAmpliar imagem ↗
Medição da folga

Medição da folga

Observa e mede a distância entre o bocal e o substrato.

Microscopia in situAmpliar imagem ↗
Microscopia in situ

Microscopia in situ

Inspeciona a morfologia da superfície em alto aumento sem remover a amostra.

Imagem de gotículasAmpliar imagem ↗
Imagem de gotículas

Imagem de gotículas

Registra a dinâmica das gotículas de forma síncrona como imagens ou vídeo.

Alinhamento do bocal e detalhe da gota

Posicionamento da câmera e da cabeça de impressãoAmpliar imagem ↗
Posicionamento da câmera e da cabeça de impressão

Posicionamento da câmera e da cabeça de impressão

Selecione a visão de câmera necessária para cada tarefa. As posições da câmera e do bico podem ser ajustadas independentemente nos eixos X, Y e Z, com a folga elétrica adequada entre a óptica e a cabeça de impressão.

Software de impressão baseado em padrõesAmpliar imagem ↗
Software de impressão baseado em padrões

Software de impressão baseado em padrões

Edite padrões, visualize trajetórias de ferramenta e monitore o status operacional sem escrever manualmente código G. O software gera e executa comandos de movimento, com exibição em tempo real da posição X–Y–Z por meio de feedback de malha fechada.

Sincronização de ejeção baseada na distânciaAmpliar imagem ↗
Sincronização de ejeção baseada na distância

Sincronização de ejeção baseada na distância

As coordenadas de ejeção acionadas pela distância sincronizam o espaçamento das gotículas com a velocidade do movimento. A compensação de cantos ajuda a manter a uniformidade da largura da linha conforme a velocidade varia. O planejamento do trajeto inclui arredondamento de cantos baseado na velocidade e movimentos de aproximação.

Importação de arquivos e gerenciamento de trabalhosAmpliar imagem ↗
Importação de arquivos e gerenciamento de trabalhos

Importação de arquivos e gerenciamento de trabalhos

Importe padrões, defina os parâmetros do processo e execute o movimento em um único fluxo de trabalho. Filas de trabalho e backups de parâmetros globais permitem reutilização e recuperação após alterações não intencionais.

Fonte do padrãoFormatos suportados
Desenhos CADDXF / DWG
Layouts de circuitosGerber / Perfurador NC
Dados de textoTXT / CSV
Desenho paramétrico e programaçãoAmpliar imagem ↗
Desenho paramétrico e programação
Desenho paramétrico e programaçãoAmpliar imagem ↗
Desenho paramétrico e programação

Desenho paramétrico e programação

Desenhe pontos, linhas, círculos, arcos, elipses, retângulos e polilinhas. Adicione texto em chinês ou inglês, códigos de barras e códigos QR.

As oito estratégias de preenchimento incluem preenchimento em linha, em hachura, em serpentina e sanduíche. Grades, arranjos circulares e padrões padrão suportam edição paramétrica com exibição em tempo real da trajetória da ferramenta.

A programação suporta laços, lógica condicional, variáveis e trigonometria, além da medição de dimensões para geometria CAD e 3D.

05

Amostras e vídeos

Esquema de layoutAmpliar imagem ↗
Esquema de layout
Micrografias de amostrasAmpliar imagem ↗
Micrografias de amostras

Padrões de eletrodos interdigitados

Dois conjuntos intercalados de dedos de eletrodo são separados por espaçamentos. O esquema e as micrografias mostram a geometria geral e os detalhes locais. Consulte as barras de escala nas imagens.

Textos complexos e micropadrões 2DAmpliar imagem ↗
Textos complexos e micropadrões 2D

Textos complexos e micropadrões 2D

O exemplo de poesia chinesa demonstra a conversão de padrões densos e traços complexos em trajetórias de ferramenta executáveis. A inspeção microscópica revela a forma geral, as conexões entre as linhas e a deposição local.

Impressão em linha contínua

Observe a continuidade das linhas ao longo de trajetórias em serpentina e curvas. A sobreposição do caminho da ferramenta compara a trajetória planejada com as linhas depositadas.

Impressão em padrão de pontos

Os gráficos são convertidos em matrizes de gotículas discretas. As visualizações sincronizadas do trajeto e da câmera mostram os detalhes da impressão.

Mapas em miniatura e contornos complexos

Trajetórias contínuas definem curvas e limites irregulares. Compare a impressão real na visualização da câmera com a trajetória programada.

06

Especificações e aplicações

Especificações principais do TL-EHD

ParâmetroEspecificação
Tamanho das características de ponto e linha1–45 μm. O tamanho real da característica depende do material e do processo.
Saída de alta tensão / corrente0–2000 V / 0–10 mA
Diâmetro do bocal1–100 μm
Taxa de alimentação de fluido0.01 μL/h–99.9 mL/h
Viscosidade do fluido300–5000 cP
Volumes da seringa1 / 10 / 20 mL
Tamanhos de wafers de silício1, 2, 3 e 4 polegadas
Comprimento de onda de cura por UV365 nm
Dimensões do sistema1613 × 908 × 724 mm
Peso aproximado do sistema500 kg

100 nm e ±1.5 μm são especificações de posicionamento dos estágios. A precisão real de posicionamento da impressão depende do material e do processo.

Aplicações em padronização em microescala

As aplicações de pesquisa exigem processos compatíveis com o material e a geometria.

Eletrônica impressa

Circuitos flexíveis, transistores de filme fino, eletrodos de toque, reparo localizado de circuitos e dispensação em micro/nanoescala.

Displays e microóptica

Dispositivos de display, camadas de conversão de cor com pontos quânticos, microlentes e estruturas microópticas.

Sensores e dispositivos de energia

Pressão e sensores funcionais, padronização de células solares e eletrodos para armazenamento de energia em microescala.

Biomateriais e estruturas 3D

Pesquisa em impressão de micro/nanoestruturas 3D, arcabouços para engenharia de tecidos e biomateriais, incluindo impressão de células.

Eletrodos interdigitados e funcionais

Padrões finos de eletrodos para dispositivos de sensoriamento, acústicos e eletrônicos.

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