电子产品新思路：一边3D打印一边嵌入电路

目前，3D打印机器人和其它电子物品已经“泛滥成灾”，到处都能找到。但是要真正将它们做出来却依然十分困难，因为这些项目通常很复杂，而且需要的工作量也很大。为解决这一难题，一些研究项目尝试了多种简化的方法，比如暂停3D打印然后插入电子器件。最近，德国Darmstadt工业大学的一队研究人员想出了一个更妙的解决方案：他们开发出了一个名为Capricate的平台，该平台能够借助碳填充ABS线材将3D打印对象的表面变成传感器。

研究团队在已经发表的相关论文中表示，由于嵌入电子元件非常复杂，3D打印往往是一项被动的工作。“感应电极的设计不仅乏味，而且通产专业的CAD知识。这部分是因为在3D表面自定义形状和区域需要在原始模型上进行选择、挤出和融合等手工操作。尽管多数人喜欢组装单独的电子元件，但这种方法会限制物体的形状，而我们的Capricate则可以完全解决这些问题，”研究人员表示，“它是基于多材料3D打印方法和常规的3D打印材料开发的，不仅能够设计和打印电容式触摸传感器并将其嵌入到3D打印物体中，而且可令用户轻松在3D打印物体表面上创建任意造型的接触式传感器。”

根据已经完成的试验看来，这个系统似乎十分实用，因为设计本身可基本保持不变，同时操作是可以在标准的3D建模环境中进行的。只需先通过平台添加接触传感区域，然后使用多材料的3D打印机即，而最终成品可以与包括Arduino板或平板电脑之类的电容式多点触控表面表面在内的多种控制器相连。听起来简单的不可思议对不对？但它的确是真的，看看下面的视频你就会相信了：

据中国3D打印第一互动媒体平台南极熊了解，Capricate的工作方式是这样的：首先，用户可以借助一种简单的交互技术选择模型的各个部分，之后平台就会指示出传感器在3D表面的粗略定位和大概尺寸。当鼠标光标停留在物体的某一部分上，系统还会显示出相关联的3D形象以支持用户。这可用于创建那些通过标准的“香蕉式连接器”插头与控制器连接，或者通过电容式平面连接智能手机或平板电脑的的传感器。

另外，该平台还可实现两种可以在自定义区域甚至复杂曲面上创建传感器的技术：“第一种技术是制造完全与对象表面曲率一致的曲面接触式电极。而为了明显加速制造过程，第二种技术则使用了平板表面接触顶级上和一个自动传感器校准装置来在非导电材料上测量变化。”研究人员解释说。

说到这里想必你已经质疑许久了吧？这能进行3D打印吗？但研究团队坚却持称，只要将自定义的G代码植入现有的切片中，大多数的桌面3D打印机都可很容易地实现，“在测试中，我们使用了一台带双挤出机的Ultimaker Original 3D打印机和含碳量5%-8%的导电ABS材料（cABS）。”研发团队表示，“至于打印设置，我们选择了最优的挤出温度230℃，直径0.8mm的喷嘴并没有打开冷却风扇。”

尽管不同材料（cABS用于传感器，PLA用于常规表面）之间的切换有些复杂，但他们还是成功解决了打印头堵塞和材料残留问题。“为了防止堵塞，需要将之前用过的挤出机冷却到非流动状态（导电材料到150◦C，非导电材料到100◦C），然后再回到原始位置挤出另一种材料。”他们建议。

尽管这一技术目前还有一些限制，比如还不能打印那些由高曲率的极小结构组成的几何图形或多触摸感应，不过该平台还是极具价值的。到目前为止，研发团队已经利用它成功3D打印出了许多可穿戴产品，比如戒指、腕带，以及可识别触摸的眼睛框等。相信加以时日，他们一定会令Capricate平台更加完善，从而实现更大的价值。

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