一种可用于3D打印的焊膏挤出机

巧巧*

      焊膏是一种由合金焊粉，糊状焊剂和一些添加剂混合而成的膏状均质混合物。通常用于在丝网印刷工艺，在该工艺中焊膏会沉积在不锈钢或聚酯掩模上，从而在印刷电路板上形成所希望的图形。在商业设备中，焊膏通过针转移技术气动地分配，或使用喷墨打印的方法通过喷嘴喷射在基板上。这是一种在狭小空间里的精微操作，需要很高的精确度。
       因此，对于Peter Jansen来说，焊膏是一种很好的3D打印材料。Jansen是一位神经计算领域的博士，曾经很多时间研究电路板的设计、制造、表面贴装焊接，以及大型项目的规划。与此同时，他对3D打印也非常了解，曾经跟父亲一起设计、制造了两台3D打印机。
于是，在花费了大量时间进行实验、测试之后，Jansen使用标准注射器制造出了一个焊膏材料挤出机的原型。
      
      “为了真正加快其涂布过程，我从OSH Stencils上买来了锡膏模板。以使其更具可重复性和可靠性。”Jansen说。“但是尽管我已经改进了技术，但是我还没有足够的把我在更大的电路板上进行镂花涂装，像这种电路板一般会有很多间距很小的元件，它们相互之间往往只有0.4毫米至0.5毫米的距离。我发现，在镂花图纸之后，我还会花很多时间用细镊子四处移动锡膏，以帮助防止桥接（虽然经常还是有桥接），所以我通常最终会用手工焊接具有精细间距的TQFP部件，这是非常耗时的。”
      为了解决这个工艺低效和不准确的问题，他开始在网络上寻找开源的糊状物挤出机。在经过一番研究之后，他发现一般高容量的商用设备往往会采用气动的方式进行焊膏挤出，而他希望能够找到不那么复杂的解决方案。Jansen说开源的糊状物挤出机往往会采用丝杠压在活塞上，或者用皮带连接到一个巨大的齿轮系统上，然后用它慢慢向下压注射器活塞。
      
      “我把不止一个硬件草图放在一起，来帮助我思考焊膏挤出的问题，最终我制定了一个设计。”Jansen说。“我没有用注射器上的活塞，而使用了一个很长的丝杠，来起到活塞的作用，在丝杠顶部有一个带固定螺母的齿轮来传递力量。该齿轮由一个Parallax 连续旋转伺服控制，在原本的设计中它是一个集成的齿轮箱（这给它带来大量扭矩），我在此基础上进行了简化。它可以直接由微控制器驱动，而不再需要单独的步进驱动器。“
Jansen说，这个设计的某些方面很有效率，比如用起来很方便，而且更换注射器也很快。您可以在Jansen的网站上看到这个焊膏挤出机设计的所有细节。