欧盟推出AMPERE项目为开发出机电一体化的多功能4D打印工艺

2021年6月10日，南极熊获悉，德国电子3D打印公司NeotechAMT宣布启动一个由欧盟支持的新Penta项目AMPERE，该项目旨在开发可靠的、可扩展的混合增材制造工艺，以生产多功能的4D机电系统。

机电一体化指的是汇集了电子、电气和机械工程系统的一个工程分支，包括机器人、电子、计算机和信息技术等专业的结合。

同时，4D打印是一个新兴的过程，通过这个过程，3D打印的物体随着时间的推移，在外部能量输入（如温度或光）的作用下，将自身转变为另一种结构。

为了结合和发展这两个新兴的想法，一个由来自德国和荷兰的10个领先的研究和工业合作伙伴组成的投资团队已经聚集在一起，共同开展AMPERE项目，该项目将持续到2024年3月31日。

"Neotech公司总经理MartinHedges博士表示："AMPERE项目是AM领域中一个非常令人激动和雄心勃勃的项目，将产生巨大的商业利益。该项目将实现独特的产品设计，首次将工业规模生产的机械、电气和光学功能相结合。此外，所开发的生产系统的灵活性将允许对市场的变化作出更快的反应，并为这一新兴技术开辟新的应用领域。"

△Penta项目部分成品展示，完全由增材制造的灯具。图片来自Neotech AMT

Neotech以前参与的项目

Neotech以前曾参与过几个项目，以推进3D打印。其中一个专注于开发3D打印聚合物和3D打印电子产品的混合制造技术，而另一个则是探索打印陶瓷基材作为电子产品3D打印的补充。

该公司还在2019年的RapidTec展会上展示了其 "完全增材制造 "的3D打印电子设备，这些设备在外部和设备的3D打印体中都配备了电子功能。

最近，Neotech与汉堡大学的TAMS小组启动了一个联合项目，为3D打印电子产品开发一个人工智能（AI）驱动的质量保障系统。该项目旨在为混合增材制造工艺的闭环控制和减少打印错误铺平道路。

△3D MID传感器电路，由PA6上的银线构建的填充液位传感器，添加了SMDs。图片来自Neotech AMT

开发可扩展的4D打印

该联盟的合作伙伴在Penta项目的AMPERE呼吁下共同进行合作，通过创新技术来应对全球数字经济快速发展所带来的挑战。

Penta项目以电子元件与系统（ECS）战略研究与创新议程（SRIA）为指导，专注于加速可扩展的数字4D制造，使照明、信号和电力电子以及医疗设备等智能系统的可靠生产更加接近。

与Neotech一起加入该联盟的还有埃因霍温科技大学、弗劳恩霍夫研究协会（Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.）、飞利浦电子荷兰公司、Reden BV、Signify、TNO、VSL BV、Wurth Elektronic GmbH和XENON自动化有限公司。

在AMPERE项目期间，这个由10名成员组成的投资团队将着手开发并结合增材制造技术，以生产此类智能4D机电产品。

他们的目标是将这些技术开发得既常规化又具备可扩展性，能够促进小批量和大规模定制产品的生产，以及超过10,000个零件的大批量生产。

在该项目中创造的产品将具有综合机械、电气和光学功能，并将配备Neotech所提及的 "智能工艺"。

合作联盟的成员将通过三个机电产品案例研究来展示他们开发的混合制造方法。他们将利用其开发的工艺生产LED灯具、信号和电力电子设备以及医疗设备。

△使用3D打印技术制作的电路板。图片来自Neotech

4D打印的进展

当3D打印物体的形状随着时间发生变化时，它被称为4D打印。在很大程度上，4D打印仍处于初创阶段，随着研究人员寻求改进和理解这一过程，以释放其潜在的应用，4D打印已日益成为多项研究的主题。

去年3月，新加坡科技与设计大学（SUTD）和南洋理工大学（NTU）开展了一个研究项目，最终使3D打印材料在没有外力的情况下来回改变其形状。

同时，来自得克萨斯州莱斯大学的研究人员开发了一种新方法，使4D打印中的变形材料得到更多控制。这种技术允许3D打印物体在暴露于温度、电流或压力变化时被操纵成不同的形式。

与之相似，Linköping大学的一个研究小组为软体微型机器人生产了一套配备4D功能的微执行器。这些3D打印的执行器含有一种电活性聚合物，打印后会改变形状，研究人员认为他们的工作显示了低成本3D打印微型机器人小型化的巨大潜力。

△可逆的4D打印结构。图片来自SUTD