75、3D打印技术与蝴蝶结纳米整流天线的太阳能收集结构设计

3D打印技术与蝴蝶结纳米整流天线的太阳能收集结构设计

传统制造的困境与多材料集成喷墨打印的崛起

在电子设备制造领域，传统方法在制造结构和电磁部件时，通常是分开制造后再组装。这种方式存在诸多弊端，如步骤繁多、工艺复杂、成品率低、成本高，且加工设备昂贵。此外，电磁部件难以形成大曲率表面，难以保证成型精度、高稳定性和可靠性。

多材料集成喷墨打印作为一种增材制造模式，具有高分辨率、工序少、成本低、无污染以及易于控制复杂空间图案等优点。它已被应用于制造聚合物电致发光器件、有机薄膜晶体管、太阳能电池和生化传感器等。例如，Paulsen使用气溶胶喷射技术制造嵌入式电路和传感器；还有人采用嵌入式3D打印方法制备具有良好扩展性和贴合性的电路；在结构天线的构建中，纳米铜溶液被用于打印RFID贴片天线，纳米银溶液则用于在液晶聚合物基板上加工偶极天线。不过，现有的研究大多集中在平面结构，对于更复杂的表面，尤其是不可展表面，传统制造工艺和设备仍难以实现或满足精度要求。

基于集成喷墨打印技术，由带状线、微带线和同轴线组成的馈电网络、辐射单元、介电基板、蜂窝结构、冷却通道、支撑和保护结构可以同步打印和烧结。这样一来，天线结构和制造工艺得以简化，成本降低，天线的贴合性和设计灵活性得以实现，整体性能也得到提升。为了实现精确制造和优异的机械与电气性能，提出了一种基于五轴CNC平台的创新多材料喷墨打印技术，可用于打印各种复杂表面的CLAS。

基于五轴CNC平台的3D打印技术

轨迹规划

为了打印具有不可展表面的CLAS，提出了降维策略，即使用众多微平面来近似自由曲面，每个微平面可视为一个打印单元。该轨迹规划算法包括最大面积的微平面划分、所有微平面的最优