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3D打印初创企业Mechnano致力于开发具有卓越性能的增材制造材料

文章和图片来源:        时间:2024.03.06        点击率:

尽管增材制造的重点在于该技术本身,但材料对零件的最终性能和特性也起着巨大的作用。正因如此,越来越多的研发工作专注于为3D打印创造新材料,无论是复合材料、金属材料还是塑料材料。在研究创新解决方案的企业中,位于亚利桑那州的Mechnano是第一家将碳纳米管加入到树脂以改善其性能的企业。




Q:您能介绍一下自己以及您与3D打印的关联吗?

我是Olga Ivanova,Mechnano的应用与技术总监。我拥有化学博士学位,专业是专攻纳米材料。在寻找博士后机会时,我的目标是探索一项新技术或科学领域,为团队做出宝贵贡献。就在这时,我偶然发现了弗吉尼亚理工学院一个与3D打印纳米复合材料相关的职位空缺。

当时,我对3D打印一无所知,我通过深入的研究试图理解它,包括阅读文章、网络搜索和观看相关视频。我很快就对3D打印技术产生了深厚的兴趣。当我我抓住机会,获得了这份工作,也代表着我在增材制造领域的旅程开始了。


QMechnano的成立契机是什么?


Mechnano创始人Steven Lowder和Scott Gillette最初的愿景是将离散的碳纳米管整合到增材制造材料中以增强其性能。通过与增材制造社区的互动和广泛的市场调研,这些想法得到了实质性的发展。Mechnano的成立也获得了大力支持。如果离散的碳纳米管能够提供预期的材料性能增强,那么这项技术将使增材制造与传统制造方法相比更具竞争力。

在我们致力于为增材制造技术改进碳纳米管的功能,并通过这种纳米技术彻底检验最初的材料配方时,我们成功地克服了作为初创企业将新技术引入市场的一些挑战。在这个过程中,我们开始意识到,提供纳米均匀ESD树脂可以填补巨大的市场空白,该树脂能够生产具有一致ESD等级的零件,而同类产品中的 ESD 参差不齐,给电子产品制造带来困难。因此,我们改进了商业计划和市场策略,使之与我们的发现保持一致。

因此,我们的主要焦点集中在ESD产品上。我们向配方伙伴提供色母粒,作为创造创新材料的坚实基础。这种独特的母料合作方式向市场推出了一系列ESD产品,包括一种韧性ESD树脂,三种刚性ESD树脂,可满足电子制造中对室温、烘烤和互连过程的温度要求。所有产品都具有纳米均匀的ESD性能,在半导体、包装和微电子行业日益重要。



Q:您能解释一下MechnanoESD材料是如何工作的,以及对增材制造的好处吗?

ESD是当两个带有相反电荷的物体接触时发生的突然电流流动。其范围可从轻微的电击到潜在的致命电弧闪光不等。即使是低至20伏的ESD电压也可以损坏微电子部件,通常是由制造和组装过程中的人员引起,导致性能缺陷、永久损坏、设备停机以及昂贵的修理或零件更换。此外,在含有易燃物质的环境中,ESD尤其危险。


用于防止和管理静电放电的材料有三大类。导电材料具有低电阻,允许电子轻松流动,将电力传递到地面或其他导电物体。耗散材料具有更慢、更受控的向地面的电荷流动。最后,防静电材料防止静电积累并减少静电荷。于防止和管理静电放电的材料有三大类。导电材料具有低电阻,允许电子轻松流动,将电力传递到地面或其他导电物体。耗散材料具有更慢、更受控的向地面的电荷流动。最后,防静电材料防止静电积累并减少静电荷。





Q:您能详细介绍一个您的ESD材料的具体应用实例吗?

有许多组件需要静电耗散性能。直到最近,使用增材制造技术制造安全ESD组件仅限于大型几何形状,无法实现精细特征。机械加工和模具制造是解决需要光滑表面处理或复杂特征部件的唯一选项。Mechnano改变了这一局面,能够生产稳定的ESD安全的液态光固化树脂。这些树脂允许用增材制造替代机械加工或模制部件。这不仅便于新产品开发或小批量表面贴装技术喷嘴、JEDEC托盘、夹持器、圆形连接器、分配尖端和各种其他组件的VAT打印,而且还为处理高热过程铺平了道路。

举个关于高温应用的具体例子,这涉及到快速制造一个载体,该载体负责在245°C的温度下将电路板通过回流过程。为了执行这项任务,客户使用CAD设计载体,然后发送到机械车间,在那里加工一个铝制载体,并在两周内交付。随后,进行验证过程以评估载体与电路板的适配性。如果不匹配,获取替换件需要额外两周的时间。遗憾的是,这样的延迟通常会导致项目的失败。为了降低这种风险,在载体的设计阶段引入了一个有意的“容错因子”,稍微增大了口袋尺寸,以确保在第一次尝试时能够成功运行。然而,这种方法也由于配合不良导致性能不佳。

使用我们的高温ESD树脂的话,客户可以在电路板完成之前就构建并固化载体到精确的尺寸。如果电路板不适配,可以迅速进行必要的设计修改。然后可以打印更新后的版本,可以立即在生产现场使用一个精确匹配、耐高温的载体。这样不仅大大缩短了开发时间,还提高了组件的适配性和整体性能。





Q:Mechnano未来有哪些项目?

我们已经成功地在Polyketone、Polyamide和PEEK上涂覆D'Func,从而将这些原本绝缘的粉末转变为静电耗散的,这对它们的机械性能影响最小。此外,Mechnano还成功地将D'Func整合到聚碳酸酯颗粒中,以实现静电放电能力。目前团队正在积极开发两种额的产品,期待与大家分享这些激动人心的创新。