Name: Untersuchung eines Punktmusterprozesses auf flexiblen Materialien mit Impact Print-Type Hot Embossing Technology (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-06T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 57 s
Description: Erfahren Sie, wie Impact Print-Type Hot Embossing variable Punktmuster auf flexiblen Polymerfilmen in Echtzeit erzeugt. Diese kostengünstige Methode ermöglicht die Herstellung von Bio-Devices zur Patientenüberwachung.

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Diese Forschung wird durch das Projekt "Development of impact print-type hot embossing technology for a conductive layer using conductive nano-composite materials" durch das Ministerium für Handel, Industrie und Energie (MOTIE) Koreas (N046100024, 2016) unterstützt.

1. Herstellung des Schlagdruck-Hot prägeprozesses
<ol><li>Erstellen Sie Modell 1 und kombinieren Sie es mit einer X-Stufe (siehe Abbildung 1). HINWEIS: Es wird empfohlen, das Modell 1 aus Aluminium zu machen, um zu vermeiden, dass Wärme auf die X-Bühne geleitet wird. Darüber hinaus wird empfohlen, dass die Länge des Modells 1 der Abstand zwischen der Oberfläche der Wärmeplatte und der niedrigsten Höhe der Lagerplatte der Z-Stufe sein sollte, da das Design des Modells 1 mit der Größe der Wärmeplatte variiert.</li>
	<li>Kombinieren Sie die X-Bühne und die Z-Bühne und montieren Sie die Z-Bühne und das Model 2. HINWEIS: Stellen Sie sicher, dass Das Modell 2 aus einem Metall besteht, das die Wärme der Wärmeplatte (z. B. Aluminium) aushalten kann. Wenn Sie Das Modell 2 fest an der Z-Bühne festfix fixieren, wird die Fähigkeit der Z-Bühne sichergestellt, das Gewicht von Model 2 und den Aufprallkopf zu halten.</li>
	<li>Kombinieren Sie Modell 2 und den Aufprallkopf und platzieren Sie die Wärmeplatte unter Modell 1. HINWEIS: Durch das Verbinden des Aufprallkopfs mit der niedrigsten Position auf Modell 2 wird sichergestellt, dass der Mover die Oberfläche der Wärmeplatte erreicht. Es wird empfohlen, die Wärmeplatte nach dem Anheben der Z-Stufe maximal zu installieren, um jeglichen Kontakt des Aufprallkopfes mit der Oberfläche der Wärmeplatte zu vermeiden. Verwenden Sie geeignete Software, um die Bühne zu steuern.</li>
	<li>Konvertieren Sie die STL-Dateien des Filmhalters(Zusatzdatei 1 und Zusatzdatei 2) mit geeigneter Software in GCODE-Dateien, um den Filmhalter mit einem dreidimensionalen (3D) Drucker zu drucken. HINWEIS: Die Software kann je nach verwendetem 3D-Drucker variieren, und einige Umgebungen unterstützen möglicherweise 3D-Druckerumgebungen ohne GCODE-Konvertierung.</li>
	<li>Verwenden Sie den 3D-Drucker, um den Filmhalter mit der GCODE-Datei zu drucken. HINWEIS: Die Verwendung eines Filaments (z. B. Z-HIPS) wird empfohlen, da beim Drucken großer Teile, wie z. B. des Filmhalters, weniger Kontraktionen auftreten.</li>
	<li>Installieren Sie zwei Folienhalter am Ende der Wärmeplatte und fixieren Sie die Polymerfolie auf den Filmhalter, wie in Abbildung 1dargestellt. Um sicherzustellen, dass die Polymerfolie flach auf der Wärmeplatte ist, ziehen Sie den Polymerfilm so weit wie möglich mit Bewegung 1 des Filmhalters (siehe Abbildung 1B). Um den Polymerfilm zur Seite zu bewegen, bewegen Sie den Filmhalter über Bewegung 2 (siehe Abbildung 1B). HINWEIS: Um den Polymerfilm auf dem Filmhalter zu befestigen, wird empfohlen, eine Schraube zu verwenden. Kleber reicht nicht aus, um den Polymerfilm auf dem Filmhalter anzubringen, und er eignet sich am besten für die Ablösung des Polymerfilms nach dem Musterexperiment.</li>
</ol>2. Herstellung des Steuerkreises
HINWEIS: Dieser Prozess beschreibt den Prozess des Aufbaus des Steuerkreises des Aufprallkopfes und der X-Z-Stufe.
<ol><li>Schließen Sie das Steuergerät, das die Signale sendet (siehe Tabelle der Materialien) an den Aufprallkopf, um es zu steuern.</li>
	<li>Nachdem Sie das Steuergerät mit dem Aufprallkopf verbunden haben, geben Sie -3 V und +10 V als Steuersignale in den Aufprallkopf ein. HINWEIS: Wenn ein +10 V-Steuersignal an den Aufprallkopf gesendet wird (siehe Abbildung 1), geht der Mover (Aufprallkopf) nach unten und tritt in den Einschaltzustand ein. In diesem Zustand trifft der Mover auf den Polymerfilm und graviert das Muster auf dem Polymerfilm.<ol>
<li>Erhöhen Sie den Mover, um das nächste Muster zu gravieren, nachdem Sie ein Muster mit dem Mover des Aufprallkopfes graviert haben. Um den Mover (Aufprallkopf) anzuheben, wenden Sie das Steuersignal -3 V an. HINWEIS: Eine negative Spannung wird in den Aufprallkopf eingegeben, um zu verhindern, dass der Mover durch den inneren Restfluss des Aufprallkopfes magnetisiert wird.</li>
	</ol></li>
	<li>Wenn das Steuergerät kein ausreichendes Steuersignal liefern kann, verwenden Sie einen Hochleistungs-Betriebsverstärker (z. B. OP-AMP), der das Steuersignal von 0 V–5 V auf 3 V–+10 V verstärkt, wie in Abbildung 2dargestellt, um den Aufprallkopf zu steuern.<ol>
<li>Bereiten Sie zunächst ein zweikanaliges Gleichstromnetzteil vor (siehe Tabelle der Materialien). Schließen Sie nach diesem Schritt vier Knoten an, um Common Ground (GND)-Knoten an alle Kanäle zu liefern: eine positive Spannungsklemme (V1+) und eine Masseklemme (GND) für Kanal 1 und eine Negative-Spannungsklemme (V2-) und Masse (GND) für Kanal 2. Ein gesamtes Verbindungsdiagramm ist in Abbildung 2dargestellt. HINWEIS: Gemäß dem in 2.3.1 beschriebenen Schritt können positive und negative Spannung mit unterschiedlichen Absolutwerten an den Operationsverstärker (OP-AMP) geliefert werden.</li>
		<li>Schließen Sie die Negativspannungsklemme von Kanal 1 (V1-) des Netzteils an die negative Netzspannungsklemme (Vs-) des OP-AMP an, wie durch die blaue Leitung in Abbildung 2angegeben. Anschließend Eingang 3 VV-Spannung zu Kanal 1. HINWEIS: Gemäß Schritt 2.3.1 wird die 3 V Vcc Spannung als -3 V negative Spannung an die negative StromversorgungSpannungsklemme (Vs-) des OP-AMP geliefert.</li>
		<li>Schließen Sie die positive Spannungsklemme von Kanal 2 (V2+) des Netzteils an die positive Stromversorgungsspannungsklemme (Vs+) des OP-AMP an, wie die rote Linie in Abbildung 2anzeigt. Anschließend Eingang 10 VV-Spannung zu Kanal 2. HINWEIS: Gemäß Schritt 2.3.1 wird die 10 VV-Vcc-Spannung als +10 V-Positivespannung an die positive Stromversorgungsspannungsklemme (Vs+) des OP-AMP geliefert.</li>
		<li>Schließen Sie den +Output-Kanal eines Steuergeräts (Vcon+) an den positiven Eingangskanal (Vin+) des OP-AMP an, wie die grüne Linie in Abbildung 2zeigt.</li>
		<li>Schließen Sie den -Output-Kanal eines Steuergeräts (Vcon-) an den Boden (GND) von Kanal 2 des Netzteils an, wie die schwarze Linie in Abbildung 2zeigt. HINWEIS: Beim Anschluss des (Vcon-) mit dem Boden (GND) ist es möglich, ihn zusätzlich zum GND von Kanal 2 an eine der Klemmen anzuschließen, die in Schritt 2.3.1 angeschlossen sind.</li>
		<li>Bereiten Sie den elektrischen Widerstand von jeweils 1 k' und 10 k'-Werten vor und verbinden Sie sie zwischen der roten und der schwarzen Linie, wie in Abbildung 2dargestellt.</li>
		<li>Schließen Sie die Klemme zwischen 1 k und 10 k' an den negativen Eingangskanal des OP-AMP (Vin-), wie die violette Linie in Abbildung 2zeigt.</li>
		<li>Ziehen Sie die Leitungen aus dem Ausgangskanal des OP-AMP (Vout) und einer der in Schritt 2.3.1 beschriebenen elektrischen Klemmen. Verbinden Sie die Linien mit dem Aufprallkopf, wie die orangefarbene Linie in Abbildung 2zeigt.</li>
		<li>Legen Sie hinsichtlich des Netzteils die Spannungen von Kanal 1–3 Vcc und Kanal 2–10 Vcc fest. Anschließend erzeugen Sie vom Steuergerät Steuersignale von 0 V–5 V. ANMERKUNG: Die erzeugten Steuersignale von 0 V–5 V werden durch den OP-AMP auf 3 V–+10 V verstärkt, was erforderlich ist, um den Aufprallkopf zu steuern, wie in den Schritten 2.2.1 und 2.2.2 beschrieben.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Versuchsdesign
HINWEIS: In diesem Abschnitt werden die Prozesse der Steuerung der Schlag-Heißprägevorrichtung und der Gravur von Punktmustern auf den Polymerfilm beschrieben.
<ol><li>Installieren Sie ein Stufensteuerungsprogramm (z. B. Micromove), um die X-Bühne und die Z-Bühne über einen Steuerrechner (PC) zu steuern.</li>
	<li>Installieren Sie die DaQ-Treibersoftware, um das Steuergerät auf dem Steuergerät zu erkennen, das den Aufprallheader steuert, und installieren Sie ein Betriebssystem (z. B. MATLAB), um das Steuergerät zu steuern.</li>
	<li>Erstellen Sie nach der Installation der Software die Hardwareumgebung, wie in Abbildung 3A dargestellt, um das Musterexperiment durchzuführen.<ol>
<li>Installieren Sie die X-Stufe, die Z-Stufe, den Aufprallkopf, den Filmhalter und die Wärmeplatte, wie in Abbildung 3A dargestellt, um die Hardwareumgebung zu konstruieren.</li>
		<li>Fixieren Sie den Polymerfilm auf den Filmhalter und passen Sie die Position des Polymerfilms mit den Bewegungen 1 und 2 (siehe Abbildung 1B) an, um den Film flach zu fixieren. HINWEIS: Um den Film flach zu halten, während die Richtung 2 eingestellt wird, sollten die Positionen der beiden Filmhalter parallel sein. Um die Folie flach auf der Wärmeplatte zu machen, wird empfohlen, den Filmhalter einzustellen, indem Sie die Position nach Richtung 1 senken, wie in Abbildung 1Bdargestellt.</li>
		<li>Passen Sie nach der Fixierung des Polymerfilms die Temperatur der Wärmeplatte an, um den Film über der Glasübergangstemperatur zu erwärmen. HINWEIS: Jeder Filmtyp hat seine eigene Glasübergangstemperatur. Daher wird empfohlen, die Temperatur der Wärmeplatte nach Überprüfung der Materialeigenschaften der Folie im entsprechenden Datenblatt auf ihre eigene Glasübergangstemperatur einzustellen.</li>
	</ol></li>
	<li>Nachdem Sie die Hardware gesetzt haben, setzen Sie die Steuerschaltung zusammen, wie in Abbildung 3B dargestellt, um die Bühne und den Aufprallkopf zu steuern.<ol>
<li>Bereiten Sie PC, Steuerplatine, Netzteil und OP-AMP vor, um die Steuerungsumgebung zu konstruieren, wie in Abbildung 3Bdargestellt. Schließen Sie die Geräte wie in Abbildung 2 dargestellt an, und schließen Sie den Computer dann an die Steuerplatine an.</li>
		<li>Geben Sie die Werte 3 Vcc und 10 Vcc über die Kanäle 1 bzw. 2 des Netzteils in einen OP-AMP ein, wie in Schritt 2.3.9 beschrieben.</li>
	</ol></li>
	<li>Steuern Sie die Phase und den Aufprallheader mithilfe des Steuerungscomputers.<ol>
<li>Passen Sie die Anfangsposition des Aufprallkopfs an, indem Sie X- und Z-Stufen mithilfe des Stufensteuerungsprogramms steuern. HINWEIS: Stellen Sie beim Anpassen der Anfangsposition des Aufprallkopfes sicher, dass es keine Kollision zwischen dem Aufprallkopf und der Wärmeplatte gibt. Wenn die Position der Z-Stufe zu niedrig ist, kollidiert der Mover mit der Wärmeplatte und beschädigt sowohl den Mover als auch die Wärmeplatte. Wenn beide Geräte beschädigt werden, wird dies die Bildung von feinen Mustern auf einem polymeren Material behindern.</li>
		<li>Erzeugen Sie mit dem Bedienprogramm ein 5 V-Steuersignal vom Steuergerät. Gemäß den Schritten 2.3.1–2.3.9 verstärkt der OP-AMP das 5 V-Steuersignal auf +10 V, schaltet den Aufprallkopf ein und graviert die Muster auf dem Polymerfilm.</li>
		<li>Generieren Sie nun ein 0 V-Steuersignal vom Steuergerät über das Bedienprogramm. Gemäß den Schritten 2.3.1–2.3.9 verstärkt der OP-AMP das 0 V-Steuersignal auf -3 V und schaltet den Aufprallkopf aus. HINWEIS: Der Mover des Aufprallkopfs wird ausgelöst und wartet darauf, das neue Muster zu gravieren.</li>
		<li>Verschieben Sie die X-Stufe in Position, um das nächste Muster zu gravieren.</li>
		<li>Gravierte Muster 3x auf dem Polymerfilm, indem schritte 3.5.1–3.5.4 sequenziell wiederholt wird.</li>
		<li>Senken Sie die Z-Stufe 10 m von der Anfangsposition und führen Sie Schritt 3.5.5 aus, wobei die Anzahl der Z-Stufenzüge gezählt wird. Wenn die Anzahl der Z-Stufenbewegungen drei überschreitet, verschieben Sie die X-Stufe in die Ausgangsposition, und erhöhen Sie den Aufprallkopf maximal, indem Sie die Z-Bühne verschieben. HINWEIS: Durch das Ändern der Höhe der Z-Bühne werden Anpassungen in der Tiefe und Breite des Punktmusters sichergestellt.</li>
	</ol></li>
	<li>Lösen Sie die Polymerfolie vom Filmhalter und messen Sie die Breite und Tiefe jedes Musters mit einem konfokalen Mikroskop (siehe Materialtabelle), wie in Abbildung 4Adargestellt.<ol>
<li>Bevor Sie mit dem Messvorgang beginnen, wählen Sie den Vergrößerungswert des Mikroskops aus und verwenden Sie zunächst den direkten Beobachtungsmodus, um die Scanposition des Polymerfilms anzupassen. Nach der Einstellung der Position mittels direkter Beobachtung den Polymerfilm fixieren und den Scanmodus in den Laser-Scanning-Modus ändern. HINWEIS: Bei Verwendung des konfokalen Mikroskops wird empfohlen, die Probe mit einer Acrylplatte zu fixieren, wie in Abbildung 4Bdargestellt.</li>
		<li>Messen Sie mit dem Laserscanmodus die Tiefe und Breite des Punktmusters.</li>
	</ol></li>
	<li>Wiederholen Sie die Schritte 3.3.2–3.6.2, nachdem Sie die Art des Films geändert haben. HINWEIS: Unter Berücksichtigung der Glasübergangstemperatur jeder Filmart stellen Sie die Temperatur der Wärmeplatte ein, bevor Sie jede Folie auf die Wärmeplatte legen. In dieser Studie beträgt die Glasübergangstemperatur von PVC-Folien 100 °C; für PMMA-Folie ist es 95 °C und für PET-Film 75 °C.</li>
</ol>

<ol><li>Lee, S. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2018+Optical+Fiber+Communications+Conference+and+Exposition+%28OFC%29%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE%22%5BJournal%5D)">2018 Optical Fiber Communications Conference and Exposition (OFC).</a> IEEE. , 1-3 (2019).</li>
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<li>Sekitani, T., Zschieschang, U., Klauk, H., Someya, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flexible+organic+transistors+and+circuits+with+extreme+bending+stability%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Materials%22%5BJournal%5D)">Flexible organic transistors and circuits with extreme bending stability.</a> Nature Materials. 9 (12), 1015(2010).</li>
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<li>Rank, A., Lang, V., Lasagni, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Speed+Roll-to-Roll+Hot+Embossing+of+Micrometer+and+Sub+Micrometer+Structures+Using+Seamless+Direct+Laser+Interference+Patterning+Treated+Sleeves%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Engineering+Materials%22%5BJournal%5D)">High-Speed Roll-to-Roll Hot Embossing of Micrometer and Sub Micrometer Structures Using Seamless Direct Laser Interference Patterning Treated Sleeves.</a> Advanced Engineering Materials. 19 (11), 1700201(2017).</li>
<li>Shan, X., Liu, T., Mohaime, M., Salam, B., Liu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large+format+cylindrical+lens+films+formed+by+roll-to-roll+ultraviolet+embossing+and+applications+as+diffusion+films%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Micromechanics+and+Microengineering%22%5BJournal%5D)">Large format cylindrical lens films formed by roll-to-roll ultraviolet embossing and applications as diffusion films.</a> Journal of Micromechanics and Microengineering. 25 (3), 035029(2015).</li>
<li>Wang, X., Liedert, C., Liedert, R., Papautsky, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+disposable%2C+roll-to-roll+hot-embossed+inertial+microfluidic+device+for+size-based+sorting+of+microbeads+and+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">A disposable, roll-to-roll hot-embossed inertial microfluidic device for size-based sorting of microbeads and cells.</a> Lab on a Chip. 16 (10), 1821-1830 (2016).</li>
<li>Yun, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+Print-Type+Hot+Embossing+Process+Technology%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Engineering+Materials%22%5BJournal%5D)">Impact Print-Type Hot Embossing Process Technology.</a> Advanced Engineering Materials. 20 (9), 1800386(2018).</li>
<li>Ahn, J., Yun, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analyzing+Electromagnetic+Actuator+based+on+Force+Analysis%5BTitle%5D)+AND+%222019+IEEE+International+Conference+on+Robotics+and+Automation+%28ICRA%29%22%5BJournal%5D)">Analyzing Electromagnetic Actuator based on Force Analysis.</a> 2019 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). , (2019).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts zu verraten

In dieser Studie haben wir den Schlagdruck-Heißprägungsprozess und gravierte Punktmuster mit verschiedenen Breiten und Tiefen in Echtzeit auf eine Reihe von Polymerfolien implementiert. Unter den Protokollschritten sollten zwei Schritte in allen Schritten kritisch betrachtet werden. Die erste ist die Einstellung der Temperatur der Wärmeplatte (Schritt 3.3.3), und die zweite ist die Einstellung der Anfangsposition des Aufprallkopfes (Schritt 3.5.1). In Schritt 3.3.3, wenn die Temperatur der Wärmeplatte zu hoch ist, wird e...

Die Forscher versuchen aktiv, vorhandene Geräte und Displays zu miniaturisieren und die Flexibilität dieser Geräte zu erhöhen1,2. Um die Breite und Tiefe elektrischer Kanäle auf die Mikro- oder Nanoskala zu reduzieren, ist eine hochpräzise Technologie erforderlich. Um die Flexibilität dieser Geräte zu erhöhen, müssen die Muster der elektrischen Kanäle auf einem flexiblen Material, wie z. B. einem Polymerfilm3,4, liegen. Um diesen Bedingungen gerecht zu werden, wird die Ultrafein-Mikroverarbeitungstechnologie aktiv untersucht.
Die ultrafeine Mikrofabrikationstechnologie hat einen Vorteil, da mögliche Mustermaterialien nicht nur hochsteife Materialien wie Eisen oder Kunststoff, sondern auch weiche Materialien wie Polymerfolien umfassen. Aufgrund dieser Vorteile wird diese Technologie als Kernverfahren in verschiedenen Bereichen wie Kommunikation, Chemie, Optik, Luft- und Raumfahrt, Halbleiter und Sensoren5,6,7eingesetzt. Im Bereich der ultrafeinen Mikroverarbeitung werden LIGA (Lithographie, Galvanik und Formgebung) oder Mikrobearbeitungsverfahren8eingesetzt. Diese konventionellen Methoden sind jedoch mit mehreren Problemen verbunden. LIGA-Methoden benötigen viel Zeit und mehrere Prozessschritte, um ultrafeine Muster zu erstellen und hohe Kosten zu verursachen, da sie während der Prozesse viele verschiedene Gerätetypen benötigen. Darüber hinaus verwenden LIGA-Methoden Chemikalien, die die Umwelt verschmutzen können.
Um dieses Problem zu lösen, wurde die Warmprägungsprozesstechnologie unter den ultrafeinen Mikroprozesstechnologien inden Gerückt. Heißprägung ist eine Technologie, die ein Muster auf einem erhitzten Polymerfilm mit einer mikro- oder nanoskaligen Prägungsform erzeugt. Die herkömmliche Heißprägetechnik ist je nach Form der Form in den Plattentyp und den Roll-to-Roll-Typ unterteilt. Die beiden Arten der Heißprägetechnologie unterscheiden sich in Bezug auf die Form der Form, aber diese beiden Verfahren ähneln sich insofern, als die Prägeform den Polymerfilm auf eine beheizte Platte presst, um ein Muster auf den Polymerfilm zu gravieren. Um das Muster mit dem Heißprägeverfahren zu gravieren, ist es notwendig, den Polymerfilm über der Glasübergangstemperatur zu erwärmen und eine ausreichende Druckmenge (ca. 30–50 MPa)9anzuwenden. Darüber hinaus ändern sich die Breite und Tiefe des Musters in Abhängigkeit von der Temperatur der beheizten Platte, dem Material und der Form der Prägeform. Darüber hinaus wirkt sich das Kühlverfahren nach dem Musterprozess auf die Form des Musters auf dem Polymerfilm aus.
Im herkömmlichen Heißprägeverfahren können Prägestempel oder Walzen mit dem gewünschten Muster geprägt werden, und die Prägeform kann verwendet werden, um das gleiche Muster kontinuierlich auf Polymerfolienoberflächen zu drucken. Diese Funktion macht dieses Verfahren nicht nur für die Massenproduktion geeignet, sondern auch für die Herstellung von Geräten mit weichen Materialien, wie Polymerfolien10,11,12,13,14. Die herkömmliche Heißprägungsmethode kann jedoch nur das in der Prägeform eingravierte Einzelne Muster erzeugen. Wenn der Benutzer also ein neues Muster erstellen oder das Muster ändern möchte, muss er eine neue Form erstellen, um das Prägemuster zu ändern. Aus diesem Grund ist herkömmliche swarm prägende Ausführung teuer und zeitaufwändig, wenn neue Muster erstellt oder bestehende Designs ersetzt werden.
Frühere Arbeiten führten das Schlagart-Heißprägungsverfahren zur Herstellung von Punktmustern mit verschiedenen Breiten und Tiefen in Echtzeit15ein. Im Gegensatz zum herkömmlichen Heißprägungsprozess verwendet das Schlagdruck-Hot prägeverfahren einen Impact-Header, um Muster auf dem Polymerfilm zu erstellen. Diese Technologie verschiebt den Aufprallkopf mit einem Präzisionspositioniersystem an die gewünschte Position. Ein Steuersignal wird auf Druckmuster in der gewünschten Breite und Tiefe und an einer beliebigen Position angewendet. Die Struktur des Aufprallkopfes besteht aus einem Mover, einer Feder, einer Spulenwicklung und einem Kern (siehe Abbildung 1A)15. Frühere Arbeiten wurden durch eine Analyse und ein Experiment bestätigt, dass ein solcher Aufprallkopf die richtige Kraft für die heiße Prägung16erzeugen kann. Das Protokoll dieses Papiers behandelt das Design der Hardware für den Schlag-Typ-Hotprägeprozess und die Steuerungsumgebung für die Prozesssteuerung. Darüber hinaus analysieren wir die Punktmuster auf PET-Folie, PMMA-Folie und PVC-Folie, die alle mit dem vorgeschlagenen Protokoll verarbeitet werden, um zu überprüfen, ob der Schlagdruck-Hot prägungsprozess Punktmuster mit verschiedenen Breiten und Tiefen in Echtzeit erzeugen kann. Die Ergebnisse dieser Experimente werden unten im Ergebnisbereich vorgestellt, was bestätigt, dass der Prägeprozess geeignet sind kann, ultrafeine Muster zu erzeugen.

<table><tbody><tr><td>0,3 mm hochwertige klare starre Verpackung PVC-Folienrolle für das Vakuumformen</td><td>Sunyo</td><td>SY1023</td><td>PVC-Folie / Dicke: 300 & Mikro; m</td></tr><tr><td>Acryl (PMMA) Folie</td><td>SEJIN TS</td><td>C200</td><td>PMMA Folie / Dicke : 175 & Mikro; m</td></tr><tr><td>Konfokales Laser-Scanning-Mikroskop: 3D-Topographie für die Materialanalyse und -prüfung</td><td>Carl Zeiss</td><td>LSM 700</td><td>3D-Konfokalmikroskop / Unterstützender Modus: 2D, 2,5D, 3D-Topographie</td></tr><tr><td>Datenerfassungskarte</td><td>NATIONAL INSTRUMENTS</td><td>USB-6211</td><td>Steuerplatine für zweistufige und Schlagleiste / 16 Eingänge, 16-Bit, 250kS/s, Multifunktions-I/</td></tr><tr><td>O-DC-Netzteil</td><td>SMART</td><td>RDP-305AU</td><td>3-Kanal-Stromversorgung / Ausgangsspannung: 0~30V, Ausgangsstrom: 0~5A</td></tr><tr><td>L511 Tisch</td><td>PI</td><td>L511.20SD00</td><td>Z-Tisch / Stellbereich: 52mm</td></tr><tr><td>Große digitale Heizplatte</td><td>DAIHAN Scientific</td><td>HPLP-C-P</td><td>Heizplatte / Maximale Temperatur: 350&ordm; C</td></tr><tr><td>M531 Tisch</td><td>PI</td><td>M531.2S1</td><td>X-Tisch / Verfahrbereich : 306mm</td></tr><tr><td>Mylar Polyester PET Folien</td><td>CSHyde</td><td>48-2F-36</td><td>PET Folie / Dicke : 50&micro; m</td></tr><tr><td>OPA2541</td><td>BURR-BROWN</td><td>OPA2541BM</td><td>OP-AMP / Ausgangsströme : 5A, Ausgangsspannung : &plusmn; 40V</td></tr></tbody></table>

untersuchung eines punktmusterprozesses auf flexiblen materialien mit impact print-type hot embossing technology

Study of a Dot-patterning Process on Flexible Materials using Impact Print-Type Hot Embossing Technology

Hier stellen wir unsere Studie zu einem Schlagdruck-Heißprägungsprozess vor, der Punktmuster mit verschiedenen Designs, Breiten und Tiefen in Echtzeit auf Polymerfolie erzeugen kann. Darüber hinaus haben wir ein Steuerungssystem für die On-Off-Bewegung und Position des Aufprallkopfes implementiert, um verschiedene Punktmuster zu gravieren. Wir führten Punktmusterung auf verschiedenen Polymerfolien durch, wie Z. Polyester (PET)-Folie, Polymethylmethacrylat (PMMA) und Polyvinylchlorid (PVC) Film. Die Punktmuster wurden mit einem konfokalen Mikroskop gemessen, und wir bestätigten, dass der Schlagdruck-Heißprägungsprozess weniger Fehler während des Punktmusterungsprozesses erzeugt. Infolgedessen eignet sich das Schlagdruck-Heißprägeverfahren für das Gravieren von Punktmustern auf verschiedenen Arten von Polymerfolien. Darüber hinaus verwendet dieser Prozess im Gegensatz zum herkömmlichen Heißprägeverfahren keinen Prägestempel. Daher ist der Prozess einfach und kann Punktmuster in Echtzeit erstellen, was einzigartige Vorteile für die Massenproduktion und die Kleinserienproduktion bietet.

Der Schlagdruck-Heißprägungsprozess ist ein Prozess, der verwendet werden kann, um Punktmuster in Echtzeit auf einen Polymerfilm zu gravieren, wie in Abbildung 1dargestellt. Dieser Prozess kann die Probleme der hohen Kosten und der langen Zeiten für den Musteraustausch im Zusammenhang mit dem vorhandenen Hot Prägeprozess beheben. Wie in Abbildung 2 (siehe Schritte 2.3–2.3.9) dargestellt, wurde ein Steuerkreis aufgebaut, der die DAQ, OP-AMP und die Stromversorgun...

Die Effektdruck-Hot prägeing-Technologie verwendet einen Schlagkopf, um Punktmuster auf flexiblen Materialien in Echtzeit zu gravieren. Diese Technologie verfügt über ein Steuerungssystem zur Steuerung der On-Off-Bewegung und Position des Aufprallkopfes, um Punktmuster mit verschiedenen Breiten und Tiefen auf verschiedenen Polymerfolien zu erstellen.

Untersuchung eines Punktmusterprozesses auf flexiblen Materialien mit Impact Print-Type Hot Embossing Technology

Here we present our study on an impact print-type hot embossing process which can create dot patterns with various designs, widths, and depths in real ...

Die Impact Print-Type Hot Embossed-Technologie kann Punktmuster herstellen, die die Musterbreite und -tiefe in Echtzeit auf verschiedenen Arten von Polymerfolien ändern können, indem ein Schlagmuster verwendet wird. Im Vergleich zur bestehenden Heißprägetechnologie sind die Kosten für die gepresste Musterform deutlich niedriger und beliebige Prägeformen können in Echtzeit hergestellt werden. Unsere Technologie kann auf das Feld der Biogeräte angewendet werden und diese Geräte können helfen, den Zustand oder die Krankheit des Patienten zu überprüfen, indem sie die Biosignale des Benutzers lesen.Wenn die Stromwärme zu niedrig ist, kann der Aufprallkopf den Polymerfilm zerreißen oder der Aufprallkopf abnutzen. Daher ist es wichtig, eine richtige Wärmeauswärme aus sich wiederholenden Experimenten zu finden. Beginnen Sie mit der Herstellung von Modell eins und kombinieren Sie es mit einer X-Stufe.Kombinieren Sie die X-Bühne und die Z-Bühne, und montieren Sie die Z-Bühne und das Modell zwei. Kombinieren Sie als Nächstes Modell zwei und den Aufprallkopf, und platzieren Sie die Wärmeplatte unter Modell 1. Zwei Folienhalter am Ende der Wärmeplatte montieren und den Polymerfilm auf den Filmhalter fixieren.Um dann sicherzustellen, dass die Polymerfolie flach auf der Wärmeplatte ist, ziehen Sie den Polymerfilm so weit wie möglich mit Bewegung eines der Filmhalter. Alternativ können Sie den Polymerfilm zur Seite bewegen, den Filmhalter über Bewegung zwei bewegen. Schließen Sie schließlich das Steuergerät an, das die Signale an den Aufprallheader sendet, um ihn zu steuern, und geben Sie minus 3V und plus 10 V als Steuersignale in den Aufprallheader ein.Schließen Sie schließlich das Steuergerät an, das die Signale an den Aufprallkopf sendet, um es zu steuern, und geben Sie minus 3 Volt und plus 10 Volt als Steuersignale in den Aufprallkopf ein. Beginnen Sie mit der Installation eines Bühnensteuerungsprogramms auf dem Steuer-PC, um die X-Phase und die Z-Stufe zu steuern. Installieren Sie die DaQ-Treibersoftware, um das Steuergerät auf dem Steuergerät zu erkennen, das den Aufprallheader steuert, und installieren Sie ein Betriebssystem, um das Steuergerät zu steuern.Um das Musterexperiment durchzuführen, fixieren Sie den Polymerfilm auf den Filmhalter und passen Sie die Position des Polymerfilms mit den Bewegungen eins und zwei an, um den Film flach zu fixieren. Passen Sie nach der Fixierung des Polymerfilms die Temperatur der Wärmeplatte an, um den Film über der Glasübergangstemperatur zu erwärmen. Passen Sie dann die Anfangsposition des Aufprallkopfes an, indem Sie die X- und Z-Stufen mithilfe des Stufensteuerungsprogramms steuern.Verwenden Sie das Bedienprogramm, um ein 5V-Steuersignal vom Steuergerät zu generieren. Sobald der OP-Verstärker das 5V-Steuersignal auf mehr als 10V verstärkt, schalten Sie den Aufprallkopf ein und gravieren Sie die Muster auf dem Polymerfilm. Generieren Sie dann ein 0v-Steuersignal vom Steuergerät über das Bedienprogramm.Sobald der OP-Verstärker das 0v-Steuersignal auf minus 3V verstärkt, schalten Sie den Aufprallkopf aus. Verschieben Sie die X-Stufe in Position, um das nächste Muster zu gravieren. Senken Sie die Z-Stufe zehn Mikrometer von der Ausgangsposition und gravieren Sie dreimal Muster auf dem Polymerfilm, wobei die Anzahl der Z-Stufenbewegungen gezählt wird.Wenn die Anzahl der Z-Stufenbewegungen drei überschreitet, verschieben Sie die X-Stufe in die Anfangsposition, und erhöhen Sie den Aufprallkopf maximal, indem Sie die Z-Stufe verschieben. Schließlich lösen Sie die Polymerfolie vom Filmhalter und messen Sie die Breite und Tiefe jedes Punktmusters mit einem konfokalen Mikroskop im Laserscanmodus. In dieser Studie wurde ein Punktmuster auf den drei Polymerfolien erstellt, und ein konfokales Mikroskop wurde verwendet, um das Muster zu beobachten.Neun Punkte wurden im Punktmuster verwendet, und die Größe des Musters wurde von Probe eins auf Stichprobe drei erhöht, da sich die Höhe der Z-Stufe um zehn Mikrometer nach unten bewegte. Darüber hinaus war dieses Protokoll in der Lage, die Musterbreite und -tiefe jedes Punktmusters zu messen, und das Muster war durch das 2D-Bild eines Punktes deutlich zu beobachten. Die Fehler in den Punktmustern für die drei Folientypen sind geringfügig, was darauf hindeutet, dass das Impact Print-Type Hot Embossing-Verfahren für das Gravieren von Mikromustern auf Polymerfolien in Echtzeit geeignet ist.Diese Methode ist die erste der vorgeschlagenen Methoden, so wird es eine Hilfe für Anfänger sein, um die Acumen-Design, Probenvorbereitung und Prozessverfahren durch Visualisierung zu verstehen. In diesem Schritt, wenn die Folie in Ruhe bei der Glasübergangstemperatur erhitzt wird, wird das Muster dort aufgrund der Wiederherstellung des Films nicht gravieren. Die Dokumentation der Mustertemperatur beträgt 350 Grad Celsius und unser Prozess kann sich an die Linienmusterung anpassen.Diese Vorteile können im Halbleiter mit hohen Temperaturen und ultrafeinen Kanälen genutzt werden. Unsere Technologie kann ein Muster mit Kontursystemen machen. Dieses Protokoll hilft, den Weg für Die Forschung zu öffnen, die Mikro-Muster zu niedrigen Kosten, ohne chemischen Prozess machen kann.Es besteht keine Gefahr chemischer Risse, aber während des Experiments muss der Anwender Schutzausrüstung verwenden, um Verbrennungen zu vermeiden, da die Wärmeplatte auf hohe Temperaturen erhitzt wird.

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Research

Forschung

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Engineering

Ingenieurwesen

Mikrokontaktdruck ausgiebig in die Muster von Proteinen und anderen Molekülen auf Materialoberflächen eingesetzt. Wir zeigen die wichtigsten Schritte dieses Prozesses, Stanz-Muster von Fibronektin auf Glas.

Mikrokontaktdrucken von Proteinen für Zellbiologie

Selbstorganisierte Monoschichten (SAMs) aus langkettigen Alkan Thiolen auf Gold gebildet ist gut definierten Substraten für die Bildung von Protein-Muster-und Zell-Entbindung. Mikrokontaktdruck von Hexadecanthiol mit einem Polydimethylsiloxan (PDMS)-Stempel durch Verfüllung mit folgten einem Glykol-terminierte Alkanthiol Monomer erzeugt ein Muster, bei dem Protein und Zellen adsorbieren nur den Stempel Hexadecanthiol Region.

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Hier beschreiben wir eine einfache Methode zur Strukturierung oxidfreie Silizium und Germanium mit reaktiven organischen Monoschichten und demonstrieren Funktionalisierung der strukturierten Substraten mit kleinen Molekülen und Proteinen. Der Ansatz vollständig schützt Oberflächen durch chemische Oxidation, ermöglicht eine präzise Kontrolle über Funktion Morphologie und bietet leichten Zugang zu chemisch diskriminiert Muster.

Soft-Lithographie Funktionalisierung und Strukturierung Oxydfreie Silizium und Germanium

Ein Verfahren zur Montage von Klebstoff und löslichen Gradienten in einer Mikroskopie Kammer für lebende Zellmigration Studien beschrieben. Die gebaute Umwelt verbindet Antifouling Oberflächen und Kleber Tracks mit Lösung Steigungen und ermöglicht somit ein, um die relative Bedeutung von Leitlinien Hinweise zu bestimmen.

Erstellen Adhesive und löslichen Farbverläufe for Imaging Cell Migration mit Fluoreszenz-Mikroskopie

Eine praktikable Transferdruck-basierte Methode zur Einführung plasmonischer Metallnanostrukturen in Solarzellen wird beschrieben.  Unter Verwendung von Nanosäulen-Poly(dimethylsiloxan)-Stempeln wurde ein Ag-basiertes geordnetes Nanodisk-Array in standardmäßige hydrierte mikrokristalline Si-Solarzellen integriert, was zu einer verbesserten Geräteleistung aufgrund des plasmonischen Lichteinfangs führte.

Integration of Light Trapping Silber-Nanostrukturen in Hydrogenated Microcrystalline Silicon Solar Cells durch Transferdruck

In diesem Beitrag stellen wir ein Protokoll selektiv organische Materialien auf Textilien zu deponieren, die für die direkte Integration von organischen elektronischen Vorrichtungen mit Wearables erlaubt. Die hergestellten Geräte können vollständig in Textilien integriert werden, deren mechanische Erscheinungsbild zu respektieren und ermöglicht Sensorfunktionen.

Eine einfache und skalierbare Herstellungsverfahren für organische elektronische Vorrichtungen auf Textilien

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um hochauflösende leitfähige Muster mit Electrohydrodynamic (EHD) Jet Druck zu produzieren. Das Protokoll enthält zwei Modi der EHD Jet Druck: die kontinuierliche Nahfeld-Elektrospinnen (NFES) und die Dot-basiertes Drop-on-Demand (DOD) EHD drucken.

Hochauflösende Musterung mit zwei Modi der Electrohydrodynamic Jet: Drop-on-Demand und Nahfeld-Elektrospinnen

Ein einfaches Protokoll ist für die Herstellung von Hemiwicking Strukturen unterschiedlicher Größen, Formen und Materialien zur Verfügung gestellt. Das Protokoll verwendet eine Kombination von physischen Stanzen, PDMS Guß und Dünnschicht-Oberflächenmodifikationen über gängige Materialien Ablagerung Techniken.

Skalierbare Stempeldruck und Fertigung von Hemiwicking Oberflächen

Wir beschreiben Verbesserungen an einer Standardmethode zur Messung zellulärer Zugkräfte, die auf dem Mikrokontaktdruck mit einem einzigen subtraktiven Musterungsschritt von Punktarrays extrazellulärer Matrixproteine auf weichen Hydrogelen basiert. Diese Methode ermöglicht eine einfachere und konsistentere Herstellung von Inselmustern, die für die Steuerung der Zellgruppenform unerlässlich sind.

Mustergenerierung für die Mikromuster-Traktionsmikroskopie

Dieses Protokoll beschreibt ein unkompliziertes Verfahren, bei dem praktische Kunststoff-Mikroformen für einfache Mikroprägevorgänge verwendet werden, um Mikrokanäle auf nanofibrilliertem Zellulosepapier herzustellen, wobei eine Mindestbreite von 200 μm erreicht wird.

Mikroprägung: Ein praktisches Verfahren zur Herstellung von Mikrokanälen auf Mikrofluidik auf Nanozellulosepapier

Wir stellen eine Methode vor, um dauerhafte Markierungen und Muster auf Silikonoberflächen aufzubringen, indem feine Partikel an der Oberfläche haften. Bei den Markierungen kann es sich entweder um ein erkennbares Design oder um ein zufälliges Speckle-Muster handeln, wie es bei der digitalen Bildkorrelation verwendet wird.

Aufbringen von dauerhaften, robusten Schablonenmustern aus feinen Partikeln auf elastomere Oberflächen

Erfahren Sie, wie Impact Print-Type Hot Embossing variable Punktmuster auf flexiblen Polymerfilmen in Echtzeit erzeugt. Diese kostengünstige Methode ermöglicht die Herstellung von Bio-Devices zur Patientenüberwachung.

Untersuchung eines Punktmusterprozesses auf flexiblen Materialien mit Impact Print-Type Hot Embossing Technology

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