利要求3所述的打印的3D功能部件，其中所述聚合物是从包括W下物质的组中 选出的：丙締腊-下二締-苯乙締ABS、聚乳酸PLA、聚（甲基丙締酸甲醋）ΡΜΜΑ、环氧树脂、 聚二甲基硅氧烷PDMS、聚酷胺（尼龙）、聚酷亚胺ΡΙ、聚乙締阳、聚丙締ΡΡ、聚苯乙締PS、聚 四氣乙締ΡΤ阳、聚氯乙締PVC、聚氨醋PU、聚碳酸醋PC、光固化树脂、多种环氧树脂化及水凝 胶。5. 如权利要求1-4任一项所述的打印的3D功能部件，其中所述至少一个功能电子设备 是从包括W下元件的组中选出：机电元件、电化学元件、有源电子元件、无源电子元件W及 集成电路。6. 如权利要求1-5任一项所述的打印的功能部件，包括多个功能电子设备，每个功能 电子设备具有抵靠所述3D结构的所述内表面中的一个内表面固定的基部。7. 如权利要求6所述的打印的3D功能部件，其中所述功能电子设备中的至少一个功能 电子设备的基部相对于功能电子设备中的其它功能电子设备的基部W非零角度定向。8. 如权利要求1-7任一项所述的打印的3D功能部件，其中所述一个或多个导电丝中的 至少一个沿着其长度的至少一部分是没有支撑的。9. 如权利要求1-8任一项所述的打印的3D功能部件，其中所述一个或多个导电丝的至 少一个跟随连接点之间的非平坦路径。10. 如权利要求1-9任一项所述的打印的3D功能部件，其中所述一个或多个导电丝包 括从包括W下物质的组中选出的导电材料：银、铜、铅、锡、裡、钻、金、销、钮、铁、钢、鹤、粗、 鍊、错、饥、铭、妮、铁、儀、锋、侣、儀和碳。11. 如权利要求1-10任一项所述的打印的3D功能部件，其中所述一个或多个导电丝中 的每个都展现了至少为所述导电材料的体电导率的约2. 5%的电导率。12. 如权利要求1-11任一项所述的打印的3D功能部件，其中所述一个或多个导电丝中 的每个都包括约500微米或更小的直径或宽度。13. 如权利要求1-12任一项所述的打印的3D功能部件，其中所述一个或多个导电丝中 的每个都包括导电颗粒的渗透网络。14. 如权利要求13所述的打印的3D功能部件，其中所述导电颗粒包括银薄片。15. 如权利要求1-14任一项所述的打印的3D功能部件，其中所述导电丝包括附接到所 述3D结构的一个或多个固定部分，其具有足W通过根据ASTM测试方法D3359进行的粘合 测试的粘合强度。16. -种用于打印Ξ维3D功能部件的方法，所述方法包括： 挤出结构丝并在衬底上W预定图案沉积结构丝W形成3D结构的一个或多个部分； 在所述一个或多个部分的暴露表面上放置或形成至少一个功能电子设备；W及 挤出并沉积一个或多个导电丝W形成与所述至少一个功能电子设备的互连。17. 如权利要求16所述的方法，其中从第一管嘴挤出所述结构丝并且从第二管嘴挤出 所述一个或多个导电丝。18. 如权利要求16或17所述的方法，其中在结构丝被挤出和沉积时，挤出和沉积所述 一个或多个导电丝中的至少一个。19. 如权利要求16或17所述的方法，其中在挤出和沉积所述结构丝之后，挤出和沉积 所述一个或多个导电丝。20. 如权利要求16-19任一项所述的方法，还包括： 挤出所述结构丝的附加长度并在衬底上W预定图案沉积所述结构丝的附加长度W形 成所述3D结构的一个或多个附加部分，所述一个或多个附加部分至少部分覆盖所述至少 一个功能电子设备。21. 如权利要求20所述的方法，其中所述一个或多个附加部分完全覆盖所述至少一个 功能电子设备。22. 如权利要求20或21所述的方法，其中所述一个或多个附加部分至少部分覆盖所述 一个或多个导电丝。23. 如权利要求16-22任一项所述的方法，其中所述一个或多个导电丝包括溶剂中的 导电颗粒，并且 其中所述结构丝包括聚合物。24. 如权利要求23所述的方法，其中所述溶剂包括位于所述聚合物的溶解度球内的 Hansen溶解度参数（过rf, 3/1 ) 625. 如权利要求23或24所述的方法，其中所述溶剂包括W下中的一个或多个：乙酸 乙醋、乙酸下醋、乙酸丙醋、乙酸戊醋、乙酸己醋、乙酸庚醋、下氧基乙基乙酸醋、乙二醇下基 酸、3-乙氧基丙酸乙醋、丙二醇下酸乙酸醋、乙二醇下基酸乙酸醋、碳酸丙締醋、甲醇、乙醇、 丙醇、T醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、甲酸、乙酸、丙酸、7jC、乙二醇、甘油、N-甲基印[：咯烧酬、二 甲亚讽、二甲基甲酯胺、四氨巧喃和2-甲基四氨巧喃。26. 如权利要求23-25任一项所述的方法，其中所述聚合物从包括W下物质的组中选 出巧締腊-下二締-苯乙締ABS、聚乳酸PLA、聚（甲基丙締酸甲醋）PMMA、聚二甲基硅氧烷 PDMS、聚酷胺（尼龙）、聚酷亚胺PI、聚乙締阳、聚丙締PP、聚苯乙締PS、聚四氣乙締PT阳、 聚氯乙締PVC、聚氨醋PU、聚碳酸醋PC、光固化树脂、环氧树脂W及水凝胶。27. 如权利要求16-26任一项所述的方法，其中将所述至少一个功能设备放置在所述 暴露表面上包括拾取和放置操纵。28. 如权利要求16-27任一项所述的方法，其中所述至少一个功能电子设备被放置在 包括所述暴露表面的空腔中，所述功能电子设备被结构材料在除了暴露表面的所有侧围 绕，W使其部分嵌入所述3D结构中，并且其中所述暴露表面包括用于电连接到所述功能电 子设备的可访问接触衬垫。29. 如权利要求16-28任一项所述的方法，其中所述至少一个功能设备包括电池，并且 所述电池被放置在所述暴露表面上。30. 如权利要求16-29任一项所述的方法，其中在所述暴露表面上形成所述至少一个 功能设备包括挤出至少一个设备丝并在所述衬底上W预定图案沉积所述设备丝。31. 如权利要求30所述的方法，其中所述至少一个功能设备包括电池，其中所述至少 一个设备丝包括阳极丝和阴极丝，并且其中形成所述电池包括： 挤出包含第一电化学活性材料的所述阴极丝并在第二暴露表面上W预定图案沉积所 述阴极丝W形成阴极结构；W及 挤出包含第二电化学活性材料的所述阳极丝并在第二暴露表面上W预定图案沉积所 述阳极丝W形成阳极结构。32. -种用于打印Ξ维3D功能部件的方法，所述方法包括： 挤出结构丝并在衬底上W预定图案沉积结构丝W形成3D结构的一个或多个部分，所 述3D结构具有预定体积； 在所述一个或多个部分的暴露表面上放置或形成至少一个功能电子设备； 在所述一个或多个部分的另一暴露表面上形成电池，所述电池具有定制为预定体积的 尺寸；化及 挤出并沉积一个或多个导电丝W形成与所述至少一个功能电子设备和所述电池的互 连。33. 如权利要求32所述的方法，其中所述暴露表面是所述3D结构中的空腔或通道的一 部分。34. 如权利要求32或33所述的方法，还包括挤出所述结构丝的附加长度并在衬底上W 预定图案沉积沉积所述结构丝的附加长度W形成所述3D结构的一个或多个附加部分，所 述一个或多个附加部分至少部分覆盖所述至少一个功能电子设备和所述微电池。35. 如权利要求34所述的方法，其中所述一个或多个附加部分完全覆盖所述至少一个 功能电子设备和所述电池。36. 如权利要求32-35任一项所述的方法，其中形成所述电池包括： 挤出包含第一电化学活性材料的阴极丝并在第二暴露表面上W预定图案沉积所述阴 极丝W形成阴极结构；W及 挤出包含第二电化学活性材料的阳极丝并在第二暴露表面上W预定图案沉积所述阳 极丝W形成阳极结构。37. 如权利要求32-36任一项所述的方法，其中所述3D功能部件包括助听器并且所述 3D结构包括聚合物体。38. -种用于打印Ξ维3D功能部件的方法，所述方法包括： 使用3D打印方法形成3D结构的一个或多个部分； 将至少一个功能电子设备置于所述一个或多个部分的暴露表面上；W及 使用3D打印方法形成到达和来自所述至少一个功能电子设备的导电互连。39. 如权利要求38所述的方法，还包括： 使用3D打印方法形成所述3D结构的一个或多个附加部分，所述一个或多个附加部分 至少部分覆盖所述至少一个功能电子设备。40. 如权利要求39所述的方法，其中所述一个或多个附加部分完全覆盖所述至少一个 功能电子设备。41.如权利要求38-40任一项所述的方法，其中所述至少一个功能电子设备的安置包 括拾取和放置操纵。42.如权利要求38-41任一项所述的方法，其中所述至少一个电子设备的所述安置包 括3D打印方法。43.如权利要求38-42任一项所述的方法，包括多个功能电子设备，并且其中所述功能 电子设备中的至少一个的安置包括拾取和放置操纵，并且其中所述功能电子设备的另一个 的安置包括3D打印方法。44.如权利要求38-43任一项所述的方法，其中所述3D打印方法从包括W下的组中选 出：直接写入制备，粉末层上的喷墨打印、粉末层的选择性激光烧结、立体光刻、烙融沉积成 型、UV固化树脂的直接喷墨打印。45.如权利要求38-44任一项所述的方法，其中所述导电互连包括附接到所述3D结构 的一个或多个固定部分，利用足W通过根据ASTM测试方法D3359进行的粘合测试的粘合强 度来附接所述一个或多个固定部分。46.如权利要求38-45任一项所述的方法，其中所述导电互连包括导电颗粒的渗透网 络。47.-种3D打印机，包括： 邻近彼此可拆卸地安装的两个或更多个计算机控制的模块化打印头，每个打印头包括 用于挤出结构和/或功能丝的至少一个管嘴。48.如权利要求47所述的3D打印机，包括高达八个所述计算机控制的模块化打印头。49.如权利要求47或48所述的3D打印机，其中所述计算机控制的模块化打印头中的 至少一个是包括用于在高溫挤出的加热器的高溫打印头。50.如权利要求49所述的3D打印机，其中所述高溫打印头被配置为接收要被挤出的材 料的单丝的连续进料。51.如权利要求47-50任一项所述的3D打印机，其中所述计算机控制的模块化打印头 中的至少一个是被配置为连接到至少一个油墨胆存器的室溫打印头。52.如权利要求51所述的3D打印机，其中所述室溫打印头在恒定压力下被气动地驱 动。53.如权利要求51所述的3D打印机，其中所述室溫打印头队直定位移速率被机械地驱 动。54.如权利要求47-53任一项所述的3D打印机，其中所述计算机控制的模块化打印头 中的至少一个包括多个管嘴。55.如权利要求47-54任一项所述的3D打印机，还包括在计算机控制的模块化打印头 之下的用于沉积挤出的丝的衬底。
【专利摘要】打印的3D功能部件包括包含结构材料的3D结构以及至少部分嵌入3D结构的至少一个功能电子设备。功能电子设备具有抵靠3D结构的内表面固定的基部。一个或多个导电丝至少部分嵌入3D结构中并且电连接到至少一个功能电子设备。
【IPC分类】B29C70/88
【公开号】CN105408095
【申请号】CN201480041302
【发明人】J·A·路易斯, M·A·贝尔, T·A·巴斯比, J·E·梅纳德二世
【申请人】哈佛学院院长等
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2014年6月24日
【公告号】CA2915409A1, EP3013565A2, US20160198576, WO2014209994A2, WO2014209994A3