- 文献综述（或调研报告）：
本课题提出了一种混合增材制造方法，它结合了双材料熔融沉积建模（FDM）3D打印和选择性化学镀的优点。该方法依赖于双材料FDM 3D打印结构的选择性敏化/活化和金属化。高导电镍合金只能沉积在可镀塑料表面上，使不可塑性的塑料裸露。该研究表明，丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯和聚对苯二甲酸乙二醇酯改性材料的组合提供了最佳的金属化选择性和薄膜粘合强度。系统地研究了化学镀参数如温度，pH值和持续时间对金属膜电导率的影响。通过四点探针测量，能量色散X射线光谱检测和扫描电子显微镜截面分析，发现金属沉积速率主要取决于电镀温度，而镀膜的成分主要由pH值。因此，金属膜的导电性可以根据实际应用的详细要求定制。在50°C和pH9下进行化学镀时，获得了6.7times;10-5Omega;cm的最小电阻率。发光二极管（LED）闪烁电路以2D和3D方式制造，作为证明其可行性和潜力的演示器这项技术在工业应用中的应用。
混合增材制造（AM）现在被誉为AM / 3D打印领域的重要研究领域。与通常使用单一材料类构建单功能结构的传统AM工艺不同，混合AM结合了各种AM工艺和其他类型的制造工艺（例如，直接写入（DW），计算机数控（CNC）加工，激光表面处理等。 ）。这将能够创建能够提供高端用途机电功能的几何复杂结构。[1]由于设计和制造的灵活性，该技术有可能应用于许多工业应用，特别是消费品，医疗设备，汽车，航空和航空航天领域，它们渴望快速和具有成本效益的能力制造高价值，定制，功能齐全的电子产品。大多数早期工作是通过将DW与不同类型的AM工艺相结合来创建的，以创建具有嵌入式电子设备的3D组件。直接书写是一种多功能，多尺度的过程，如喷墨打印，点胶过程和气溶胶喷射打印。[2]根据预先设计的数字图案，这些工艺能够将不同种类的材料沉积到各种基板上。[3]德克萨斯大学埃尔帕索分校的柳条和同事通过在立体光刻（SL）设备中集成分配模块，建造了第一台混合AM设备。该系统成功地创造了一系列3D电子设备，例如共形RF天线，[4]霍尔效应传感器，[5]甚至是游戏模具玩具。[6]他们还将相同的概念移植到熔融沉积建模（FDM）平台，以生成高强度3D电子产品。[5]课题组之前的工作还提出了一种混合AM解决方案，它集成了数字光投影（DLP）SL工艺和3D微分配工艺，用于制造3D结构电子设备。[7] Johander等人已经应用了喷墨印刷。实现形状沉积制造（SDM）印刷3D结构表面的电互连。[8] Stratasys有限公司和Optomec公司采用气溶胶喷射，可以打印精细到大约10微米的导体[9]，将电路，传感器和天线集成在FDM印刷无人机的机翼内。[10]它也是由Chang等人获得的。用于将应变计嵌入PolyJet工艺制造的3D零件中。[11]然而，这些DW工艺通常限于导电特征的平面绘图，从而抑制了需要3D电互连的复杂自由形式电路的产生。另外，通过DW工艺印刷的导电粘合剂（ECA），例如银纳米粒子墨水，石墨糊剂等，主要由导电颗粒和聚合物基质材料的混合物制成。与金属材料相比，它们通常提供有限的导电性和较低的机械强度。这可能在很大程度上限制了电子产品的最终性能。
课题组进行了一些研究以探索通过化学镀工艺（ELP）将金属材料沉积到3D印刷基板上的可行性。通过适当的表面处理和催化剂吸附，可以在3D上沉积纯金属或金属合金（例如，铜，银，金，镍，镍 - 磷（Ni-P）合金和镍 - 硼（Ni-B）合金）印刷基板，以创建具有高导电性，高强度和高可靠性的功能层。[12-18]该方法已被用于制造3D打印天线，[19,20]加速度传感器，[21]微/纳米 - 光学器件，[22,23]和超材料结构。[24]不幸的是，这些工作要么缺乏ELP涂层图案化的有效方法[13,16,17]，要么必须依赖昂贵的图案设备，例如光刻[15]或激光诱导激活。以自由形式阻碍金属电路的产生。此外，电镀还被用于在导电3D打印塑料上快速沉积高导电铜膜。在电镀中，金属离子从金属阳极流出，沉积在电解质浴中的阴极靶上。因此，所有需要电镀的部件应该与阴极电连接。这可能限制具有复杂图案的电路的制造。为了解决上述问题，本文提出了一种混合添加剂制造方法，它结合了双材料FDM 3D打印和选择性化学镀的优点。采用FDM双材料3D打印机根据计算机辅助设计（CAD）数字模型制造由可镀和不可塑的塑料组成的3D结构。在适当的表面蚀刻，敏化/活化和加速步骤之后，只有可镀塑料能够在其表面上保留化学镀催化剂。因此，金属膜选择性地沉积在可电镀塑料的表面上，使不可剥离的塑料表面裸露。这为自由形成图案电路提供了方便的解决方案。安装电子元件后，可以制造全功能定制电子产品。发光二极（LED）闪烁电路以2D和3D方式制造，作为演示器，以证明该技术在工业应用中的可行性和潜力。
以上介绍了一种结合FDM和选择性化学镀的新型混合AM技术。该方法允许快速开发定制电子产品，用于广泛的工业应用，例如医疗设备，汽车，航空和航空航天。在这项工作中测试了四种常用的FDM塑料材料，例如ABS，PETG，PC和PLA。 SEM成像和胶带测试表明，ABS和PETG的组合提供了完美的金属化选择性和沉积膜（5B）的最高等级粘合强度。目前使用0.4毫米直径的喷嘴，FDM 3D打印机可以生产出约0.5毫米宽的最细导体。如果使用特殊设计的50mu;m直径喷嘴，将来可以将其小型化至小于0.1 mm。为了提高金属膜的导电性，系统地研究了关键的化学镀参数（包括温度，pH值和持续时间）的影响。发现沉积速率主要取决于反应温度，而磷含量主要由镀浴的pH值决定。因此，可以根据实际应用的要求调整Ni-P薄膜的电阻。通过四点探针测量和SEM横截面分析，当在50°C和pH 9下进行化学镀时，最小电阻率被确定为asymp;6.7times;10-5Omega;cm。化学镀铜可以达到更低的水平电阻率可能是未来工作的另一种选择。以2D和3D方式制造LED闪烁电路作为演示器，以证明所提出的混合AM技术的可行性。它证实了该技术在实际工业应用中快速开发定制电子产品的潜力。
[1] E. MacDonald, R. Wicker, Science 2016, 353, aaf2093.
[2] K. K. B. Hon, L. Li, I. M. Hutchings, CIRP Ann.- Manuf. Technol. 2008, 57, 601.
[3] A. Piqueacute;, D. B. Chrisey Direct-Write Technologies for Rapid Prototyping Applications: Sensors, Electronics, and Integrated Power Sources, Academic Press, San Diego 2002.
[4] A. J. Lopes, E. MacDonald, R. B. Wicker, Rapid Prototyping J. 2012, 18, 129.
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
