低熔点金属3D打印技术研究

3D打印是增材制造企业技术的一种，近年来得到了一个广泛的关注和研究。3D扫描在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后逐渐用于一些产品的直接制造，对传统的工艺流程、生产线、工厂模式、产业链组合产生深刻影响，是制造业有代表性的颠覆性技术。3D打印一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，该技术最早在20世纪80年代中期由美国提出。3D打印建模实际上是利用光固化和纸层叠等技术的最新快速成型装置。这是作为一种将墨水按照自己一定教学方式逐层打印出来的技术，常用的典型建筑材料主要包括塑料、陶瓷、高熔点金属粉末等。3D打印信息技术在组织建设工程、微流道、电子线路和器件等领域方面有着十分具有广泛的应用市场前景。

低熔点金属不同于传统的3d 打印材料，它是一类熔点小于200 ° c 的大型金属材料，如镓基、铟基、铋基合金等。低熔点金属，尤其是室温液态金属，在印刷电子和柔性器件中显示出独特的优势。介绍了几种基于低熔点金属油墨的三维打印新技术。

一、掩膜沉积制造技术

掩膜沉积是近年来研究较多的一种材料成型方法。图1显示了其中一个处理流程。此外，所制造的液态金属图案也可以被封装以制造柔性器件。严格来说，这种成型方式不能算作印刷，但可以通过输墨装置进行加工。

图1 掩膜沉积加工流程

这种掩膜沉积进行加工方法步骤为：PDMS掩膜板表面涂覆一层液态以及金属材料墨水；然后将掩膜板置于一个真空系统环境中并对之扰动；由于凹槽内通过空气的排出从而使得我国液态有机金属作为填充分析其中；掩膜板表面没有过多的液态金属被刮擦除掉；将铜导线置于凹槽内液态金属中并将掩膜板放入冰箱；待液态金属具有冷却，将它从掩膜板中取出。

纸质电子线路的液态金属3D打印

纸基电子线的液态金属三维打印是指一种可用于使用液态金属和包装材料直接在纸上制造电子线或功能设备的印刷方法，一种使用此原理的桌面印刷系统及其印刷喷嘴结构，如图 2 所示。该系统采用压印法，注塑桶中的液态金属油墨可在氮压作用下进入印刷喷嘴，喷头尖为软刷结构，液态金属油墨在基材上刷。打印喷嘴的三维运动由机械装置控制，运动程序的速度设置在教学盒中，可根据需要在室温下制造各种 3D 金属元件。

图2桌面液态金属三维打印系统及打印头结构

制作纸质电子线路的印刷原理是:先在纸上印刷第一层液态金属线路，然后在液态金属线路上套印RTV硅橡胶，起到封装和电绝缘的作用。如果需要印刷多层电路，可以在包装层上用液态金属油墨印刷所需的电路。印刷步骤如下:第一步，在纸上印刷液态金属；2、在第一层液态金属电路上套印室温硫化硅橡胶作为包装材料；第三步:在硅橡胶层上叠加第二层液态金属电路。

打印机系统运行时的图像数据如图3所示，以GaIn24.5为墨水进行打印的线路设计如图3和3所示。图3和展示了以GaIn24.

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