]可以用幾種方式實現(xiàn)超聲地嵌入鐵絲網(wǎng)。旋轉(zhuǎn)變幅桿實現(xiàn)如圖6A和6B所示的在平坦以及彎曲襯底上的鐵絲網(wǎng)的嵌入。此外，網(wǎng)絲可嵌在襯底內(nèi)，其中網(wǎng)絲的一部分布置在腔內(nèi)并隨后使用激光微焊接、電阻焊接、超聲焊接、錫焊、引線結(jié)合或本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的任何附著工藝來附著到在前一層中的導(dǎo)體，如圖7所示的。
[0066]圖8A-8D是示出使用熔融沉積成型(FDM)將鐵絲網(wǎng)超聲地嵌在聚碳酸酯襯底內(nèi)的進展的圖。這里所示的絲網(wǎng)是不銹鋼，雖然該過程可應(yīng)用于其它材料，例如但不限于銅、鋁、黃銅、銅鉻合金和銅鎳合金。也對不導(dǎo)電網(wǎng)絲和纖維成功地使用該方法。
[0067]某些電氣或機械設(shè)計要求可能需要預(yù)切割的鐵絲網(wǎng)圖案的使用。這些網(wǎng)絲圖案可被嵌有旋轉(zhuǎn)變幅桿或?qū)嵭淖兎鶙U。圖9A-9C示出使用實心正方形變幅桿將網(wǎng)絲圖案嵌在平坦襯底中的進展的圖。在這種情況下，在需要的場合放置預(yù)切割圖案，啟動超聲變幅桿，使鐵絲網(wǎng)圖案被嵌入，且最后從表面提升變幅桿以完成該過程。
[0068]應(yīng)注意，可通過使用如本文所述的熱能源連同作為超聲變幅桿或超聲焊極的備選方案的適當(dāng)固定物/加工工具來得到(導(dǎo)電)網(wǎng)絲嵌入的每個例子的可比較的結(jié)果，從而代表本發(fā)明的另一實施方式。
[0069]現(xiàn)在參考圖10，示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于將細絲嵌在三維電子、電磁或電機械組件/設(shè)備中的方法1000的流程圖。在塊102中提供襯底材料的第一層。在塊1002中在第一層的頂表面內(nèi)產(chǎn)生一個或多個幾何容差。幾何容差減小在可流動狀態(tài)(S卩，它的橡膠、橡膠狀流動或粘彈性行為的液體流動區(qū)等)中的所移動的襯底材料的體積，并在嵌入細絲之前增加與細絲的該部分接觸的表面積，需要更少的能量來實現(xiàn)充分的嵌入，由此，細絲固定地被保持在襯底中的適當(dāng)位置上并實質(zhì)上與襯底的頂表面齊平。可選地，鐵絲不必充分嵌入以阻止所有突出物(鐵絲和/或襯底材料)，如果該過程能夠通過修改沉積在突出物之上的層來檢測并適應(yīng)突出物。一個或多個幾何容差可以是一個或多個溝槽、一個或多個通道或一個或多個腔。注意，可能必須沉積多個工藝層以形成單個設(shè)計層的幾何容差。而且，一個或多個幾何容差可具有圓形、正方形、矩形、三角形的橫截面，或可具有任何其它適當(dāng)?shù)男螤?，在該形狀可使用分層AM工藝被合理地近似的程度上。在塊1004中，細絲的至少一部分在一個或多個幾何容差內(nèi)嵌在襯底材料的第一層內(nèi)，使得細絲的該部分實質(zhì)上與第一層的頂表面齊平且在可流動狀態(tài)(即，它的橡膠、橡膠狀流動或粘彈性行為的液體流動區(qū)等)中的襯底材料的一部分由細絲的該部分移動且實質(zhì)上不在第一層的頂表面之上突出。在塊1006中，細絲的一端放置在組件或?qū)w近側(cè)，且細絲的該端附著到組件或?qū)w。細絲的第一端使用激光微焊接工藝、電阻焊接工藝、超聲焊接工藝、引線接合工藝、錫焊工藝或本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的任何附著工藝附著到第一組件或?qū)w。在一些實施方式中，第一層也可包括布置在第一層上或內(nèi)的至少第二組件或?qū)w，其中細絲的第二端在第二組件或?qū)w近側(cè)。細絲的第二端然后附著到第二組件或?qū)w。在塊1008中，襯底材料的至少第二層沉積在第一層上，使得細絲的該部分的全部或部分由第二層覆蓋。
[0070] 組件或?qū)w可以是電子組件、靜電組件、氣動組件、電聲組件、微電機系統(tǒng)(MEMS)、生物醫(yī)學(xué)組件、電機械組件、電機組件、電磁組件、機械組件、超材料組件、光學(xué)組件、光子組件、熱組件、熱管理組件、網(wǎng)、嵌入式導(dǎo)體、鐵絲、導(dǎo)電焊盤、導(dǎo)電端子、導(dǎo)電跡線、到另一層的通孔或連接器。電子組件可以是集成電路、電阻器、電容器、電感器、晶體管、熱變電阻器、晶閘管、傳感器、處理器、存儲器、接口設(shè)備、顯示器、電源、能量轉(zhuǎn)換設(shè)備或天線。可用手或使用組件放置機器來放置電子組件，其中組件放置機器包括抓放機器、機器人工藝或其它自動組件放置技術(shù)。
[0071 ] 該方法可用于制造三維結(jié)構(gòu)或電子、電磁或電機械組件/設(shè)備。而且，該方法可被實現(xiàn)為體現(xiàn)在非臨時計算機可讀介質(zhì)上的計算機程序，其中使用一個或多個代碼段來執(zhí)行步驟。
[0072]雖然很多方法可用于將嵌入的鐵絲和鐵絲網(wǎng)連接到彼此和電氣組件，優(yōu)選的方法是使用激光微焊接。最新技術(shù)綠色激光系統(tǒng)提供有效地焊接一定范圍的鐵絲尺寸的能力，且對焊接“紅色”金屬例如銅和金特別有效。一個這樣的系統(tǒng)由Miyachi Unitek公司提供。綠色激光技術(shù)在涉及電子設(shè)備的各種微焊接應(yīng)用中顯示有效的使用。
[0073]圖11A-11D是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的被激光微焊到電子組件的導(dǎo)電鐵絲的圖。
[0074]實驗表明，這個激光微焊接系統(tǒng)可有效地將銅線焊接到各種表面安裝電氣組件。作為可行性研究的部分。將幾個組件與各種標(biāo)準(zhǔn)直徑的銅線激光焊接。結(jié)果表明，系統(tǒng)可適合于提供到大部分可用電子組件的可接受的電和機械連接。該方法提供非接觸連接方法，其消除了過濾材料例如焊料、導(dǎo)電環(huán)氧樹脂類或?qū)щ娪湍男枰?。該過程還產(chǎn)生最小熱影響的區(qū)，導(dǎo)致實質(zhì)上沒有對敏感性電子組件和傳感器的熱沖擊。因為因而產(chǎn)生的焊接部是自然發(fā)生的(意味著它們只從被焊接的兩個金屬零件形成且沒有填充材料)，焊接部內(nèi)在地比錫焊的連接強。圖19A和19B是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的將細絲附著到組件的進展的圖。
[0075]圖12A-12B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的使用超聲變幅桿(在左邊聚焦到小工作表面面積(_130mm2)的變幅桿和在右邊聚焦到較大的工作表面面積(_1450mm2)的變幅桿)嵌入FDM構(gòu)建的ABS零件(標(biāo)準(zhǔn)ASTM D638型I測試樣品)內(nèi)的普通碳素鋼網(wǎng)絲的圖。
[0076]圖13A-13B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的在FDM構(gòu)建的ABS零件(標(biāo)準(zhǔn)ASTMD638型I測試樣品)中的嵌入式普通碳素鋼網(wǎng)絲的圖。
[0077]圖14是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的使用FDM技術(shù)沉積在嵌入式普通碳素鋼網(wǎng)絲之上以產(chǎn)生聚合物網(wǎng)絲復(fù)合物的ABS材料的圖。
[0078]圖15A-15B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的嵌入FDM構(gòu)建的ABS零件(標(biāo)準(zhǔn)ASTMD638型I測試樣品)內(nèi)的普通碳素鋼網(wǎng)絲的圖。一層ABS沉積在鋼網(wǎng)絲上(在左邊的全視圖，在右邊的光學(xué)顯微鏡圖)。
[0079]圖16A-16B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的通過將普通碳素鋼網(wǎng)絲嵌入FDM構(gòu)建的ABS零件(標(biāo)準(zhǔn)ASTM D638型I測試樣品，等距和側(cè)視圖)內(nèi)而制成的聚合物網(wǎng)絲復(fù)合結(jié)構(gòu)的圖。
[0080]圖17是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的超聲鐵絲嵌入過程的圖。
[0081]圖18A-18B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的嵌入使用鋼層壓添加制造工藝構(gòu)建的PVC零件內(nèi)的普通碳素鋼網(wǎng)絲的圖(在左邊的全視圖，在右邊的頂視圖)。
[0082]圖20是示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式的3D設(shè)備的各種層的圖。
[0083]使用用于在3D電子設(shè)備中嵌入導(dǎo)電鐵絲和鐵絲網(wǎng)的系統(tǒng)，在添加制造工藝中創(chuàng)建在層之間的連接的方法變得必要。提出“鎖眼”通孔作為對這個問題的解決方案。名稱“鎖目艮”從在該方法中使用的幾何結(jié)構(gòu)得到。圖22A-22K示出在創(chuàng)建這個層間連接中涉及的步驟。由于大塊銅的優(yōu)良的連接強度和導(dǎo)電性一一其在目前的時間使用導(dǎo)電環(huán)氧樹脂類或油墨不可實現(xiàn)，以這種方式系形成的層間連接相對于使用導(dǎo)電環(huán)氧樹脂類是優(yōu)選的。在該過程中形成的固有應(yīng)變消除回路將確保在機械沖擊和振動期間的連接的可靠性。鎖眼工藝維持順應(yīng)(或齊平的)表面，允許襯底材料和連續(xù)分層應(yīng)用和電子電路的完全嵌入。
[0084]現(xiàn)在參考圖21，示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的用于將在三維電子、電磁或電機械組件/設(shè)備中的第一組件或?qū)w連接到第二組件或?qū)w的方法2100的流程圖。在塊2102中，提供具有布置在第一層上或內(nèi)的第一組件或?qū)w的襯底材料的至少第一層。在塊2104中，襯底材料的第二層沉積在第一層上。第二層包括具有第一端和第二端的細長腔，使得第一端布置在第一組件或?qū)w的第一被暴露部分之上。在塊2106中，細絲的第一端經(jīng)由細長腔的第一端附著到第一組件或?qū)w的第一被暴露部分。通過激光微焊接工藝、電阻焊接工藝、超聲焊接工藝、錫焊工藝、引線接合工藝或本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的任何附著工藝來進行附著。在塊2108中，細絲的第二端放置在細長腔的第二端內(nèi)，使得細絲布置在細長腔內(nèi)。在塊2110中，襯底材料的第三層沉積在第二層上，使得在細長腔的第一端近側(cè)的細長腔的第一部分由第三層覆蓋且細長腔的第二部分被暴露。在塊2112中，第二組件或?qū)w沉積在細長腔的第二部分近側(cè)的第三層上或內(nèi)。在塊2114中，襯底材料的第四層沉積在第三層上，使得第二組件或?qū)w的第二部分被暴露且細長腔的第二部分被暴露。在塊2116中，細絲的第二端從細長腔的第二部分移除并附著到第二組件或?qū)w的被暴露部分。通過激光微焊接工藝、電阻焊接工藝、超聲焊接工藝、錫焊工藝、引線接合工藝或本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的任何附著工藝來進行附著。注意，雖然本文所述的工藝是連接在三維電子、電磁或電機械組件/設(shè)備內(nèi)的多個設(shè)計層之間的導(dǎo)體和(或)組件所特有的，應(yīng)理解，本發(fā)明還提供在同一設(shè)計層內(nèi)的多個組件的互連。該方法可用于制造三維電子、電磁或電機械組件/設(shè)備。而且，該方法可被實現(xiàn)為體現(xiàn)在非臨時計算機可讀介質(zhì)上的計算機程序，其中使用一個或多個代碼段來執(zhí)行步驟。
[0085]此外，本發(fā)明提供用于制造包括三維打印設(shè)備、第一機器和第二機器的電子、電磁或電機械組件/設(shè)備的系統(tǒng)。三維打印設(shè)備產(chǎn)生襯底材料的第一層。第一機器將第一組件或?qū)w放置在第一層上或內(nèi)。三維打印機將襯底材料的第二層沉積在第一層上，其中第二層包括具有第一端和第二端的細長腔，使得第一端布置在第一組件或?qū)w的第一被暴露部分之上。第一機器將細絲的第一端經(jīng)由細長腔的第一端附著到第一組件或?qū)w的第一被暴露部分。通過激光微焊接工藝、電阻焊接工藝、超聲焊接工藝、錫焊工藝、引線接合工藝或本領(lǐng)域中的技術(shù)人員公知的任何附著工藝來進行附著。第二機器將細絲的第二端放置在細長腔的第二端內(nèi)，使得細絲布置在細長腔內(nèi)。三維打印設(shè)備將襯底材料的第三層沉積在第二層上，使得在細長腔的第一端近側(cè)的細長腔的第一部分由第三層覆蓋且細長腔的第二部分被暴露。第二機器將第二組件或?qū)w放置在細長腔的第二部分近側(cè)的第三層上或內(nèi)。三維打印設(shè)備將襯底材料的第四層沉積在第三層上，使得第二組件或?qū)w的第二部分被暴露且細長腔的第二部分被暴露。第二機器將細絲的第二端從細長腔的第二部分移除并將細絲的第二端放置在第二組件或?qū)w的被暴露部分近側(cè)。第一機器將細絲的第二端