ES2906638T3 - Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D - Google Patents

Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D Download PDF

Info

Publication number
ES2906638T3
ES2906638T3 ES17382812T ES17382812T ES2906638T3 ES 2906638 T3 ES2906638 T3 ES 2906638T3 ES 17382812 T ES17382812 T ES 17382812T ES 17382812 T ES17382812 T ES 17382812T ES 2906638 T3 ES2906638 T3 ES 2906638T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
printing
positioning control
acoustic wave
control tool
surface acoustic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES17382812T
Other languages
English (en)
Inventor
Rodelgo Alvaro Jara
Garcia Paloma Llorente
Salas Alvaro Torres
Sanz Elena Moya
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Airbus Operations SL
Original Assignee
Airbus Operations SL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Airbus Operations SL filed Critical Airbus Operations SL
Application granted granted Critical
Publication of ES2906638T3 publication Critical patent/ES2906638T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C64/00—Additive manufacturing, i.e. manufacturing of three-dimensional [3D] objects by additive deposition, additive agglomeration or additive layering, e.g. by 3D printing, stereolithography or selective laser sintering
    • B29C64/10—Processes of additive manufacturing
    • B29C64/106—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material
    • B29C64/118—Processes of additive manufacturing using only liquids or viscous materials, e.g. depositing a continuous bead of viscous material using filamentary material being melted, e.g. fused deposition modelling [FDM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y30/00—Apparatus for additive manufacturing; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B33Y70/10—Composites of different types of material, e.g. mixtures of ceramics and polymers or mixtures of metals and biomaterials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G01C19/5698—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using acoustic waves, e.g. surface acoustic wave gyros
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0011—Working of insulating substrates or insulating layers
    • H05K3/0014—Shaping of the substrate, e.g. by moulding
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1275—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by other printing techniques, e.g. letterpress printing, intaglio printing, lithographic printing, offset printing
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/06—Forming electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
    • H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
    • H10N30/077—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by liquid phase deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302—Sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H10N30/875—Further connection or lead arrangements, e.g. flexible wiring boards, terminal pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2055/00—Use of specific polymers obtained by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds, not provided for in a single one of main groups B29K2023/00 - B29K2049/00, e.g. having a vinyl group, as moulding material
    • B29K2055/02—ABS polymers, i.e. acrylonitrile-butadiene-styrene polymers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2067/00—Use of polyesters or derivatives thereof, as moulding material
    • B29K2067/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids
    • B29K2067/046—PLA, i.e. polylactic acid or polylactide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2507/00—Use of elements other than metals as filler
    • B29K2507/04—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0003—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B29K2995/0005—Conductive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2995/00—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds
    • B29K2995/0003—Properties of moulding materials, reinforcements, fillers, preformed parts or moulds having particular electrical or magnetic properties, e.g. piezoelectric
    • B29K2995/0007—Insulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/752—Measuring equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02—Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203—Fillers and particles
    • H05K2201/0242—Shape of an individual particle
    • H05K2201/026—Nanotubes or nanowires
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/03—Conductive materials
    • H05K2201/032—Materials
    • H05K2201/0323—Carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/01—Tools for processing; Objects used during processing
    • H05K2203/0104—Tools for processing; Objects used during processing for patterning or coating
    • H05K2203/0126—Dispenser, e.g. for solder paste, for supplying conductive paste for screen printing or for filling holes
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/10—Using electric, magnetic and electromagnetic fields; Using laser light
    • H05K2203/107—Using laser light
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/16—Inspection; Monitoring; Aligning
    • H05K2203/163—Monitoring a manufacturing process
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/0091—Apparatus for coating printed circuits using liquid non-metallic coating compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns
    • H05K3/1241—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns by ink-jet printing or drawing by dispensing
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46—Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644—Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
    • H05K3/4664—Adding a circuit layer by thick film methods, e.g. printing techniques or by other techniques for making conductive patterns by using pastes, inks or powders

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Abstract

Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D que comprende las siguientes etapas con el fin de formar un giroscopio: - imprimir en 3D (100) una primera parte del armazón (110) con un material polimérico de impresión 3D aislante, con el fin de formar un recipiente colocado sobre la cama de impresión (14), - imprimir en 3D (200) un conjunto de capas de sustrato piezoeléctrico (205) dentro de la primera parte del armazón basado en un material polimérico mezclado con grafeno en polvo (12a) dentro de dicha primera parte del armazón; - imprimir en 3D (300) un patrón (310) que tiene una pluralidad de aberturas (320) pasantes; - imprimir en 3D (400) con un material polimérico mezclado con grafeno en polvo (12a), utilizando dicho patrón (310), una pluralidad de características (410) sobre dicho sustrato (205), comprendiendo dichas características (410): - un transductor resonador (411) para crear una primera onda acústica superficial (215) sobre dicha superficie (210) del sustrato piezoeléctrico (205); - un par de reflectores (412a, 412b) para reflejar dicha primera onda acústica superficial (215) con el fin de formar una onda estacionaria dentro de una primera zona (220) de dicha superficie (210) entre dicho par de reflectores (412); - una estructura (413) dentro de dicha zona (220), en donde una fuerza de Coriolis que actúa sobre dicha estructura (413) crea una segunda onda acústica superficial (230); y - un primer transductor sensor (414) dispuesto sobre dicha superficie (210) para detectar dicha segunda onda acústica superficial (230); y - un segundo transductor sensor (415) dispuesto sobre dicha superficie (210) para detectar una onda acústica superficial residual de una segunda zona de dicha superficie (210) que está libre de cualquier estructura sobre la que pueda actuar dicha fuerza de Coriolis, y para proporcionar una salida indicativa de dicha onda acústica superficial residual; - imprimir en 3D (500) una segunda parte del armazón (510) con un material polimérico de impresión 3D aislante, con el fin de formar un armazón completo para proteger y garantizar el funcionamiento del sustrato piezoeléctrico (205) con las características (410) incorporadas.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a una herramienta inteligente y a un método de fabricación de esta herramienta. Más concretamente, la invención se refiere a un método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D.
ANTECEDENTES
Los giroscopios son bien conocidos en el estado de la técnica y se incluyen en algunos dispositivos utilizados para medir o mantener la orientación y la velocidad angular. Actualmente, el giroscopio encuentra algunas aplicaciones en la industria de barcos, aviones, naves espaciales o vehículos, pero también en teléfonos móviles, bicicletas, joysticks, anteojos, robots, etc.
Para cualquier giroscopio mecánico, existe un movimiento vibratorio de referencia estable (V) de una masa (m) tal como una rotación angular (ü) perpendicular a la dirección del movimiento vibratorio (V) que dar lugar a una fuerza de Coriolis perpendicular a las direcciones tanto del movimiento vibratorio (V) como de la rotación angular (ü), a la frecuencia del movimiento vibratorio (V). Por lo tanto, el efecto de la fuerza de Coriolis F=2.m.Vxü es una medida de la velocidad de la rotación angular (ü).
Una masa restringida por un elemento de rigidez en un armazón puede colocarse en un movimiento oscilatorio en una dirección z mediante una fuente de alimentación de entrada. Si el armazón se gira alrededor de un eje x, la masa oscilatoria experimentará una fuerza de Coriolis, en una dirección y, proporcional a la velocidad de rotación aplicada. La fuerza de Coriolis que actúa sobre la masa intenta da lugar a un desplazamiento de la masa en la dirección y proporcional a la velocidad de rotación.
Un giroscopio MEM (Micro-Electro-Mecánico) convencional es un sensor vibratorio basado en silicio que utiliza una transferencia de energía entre dos modos de vibración de una estructura mecánica. Para lograr una alta sensibilidad cuando se somete a una rotación, la energía de los modos de vibración debe transferirse de manera eficiente a un alto nivel Q desde la dirección de excitación a la dirección de detección. Se requiere un esfuerzo considerable para diseñar y fabricar la estructura vibratoria y su soporte electrónico para lograr una resolución de menos de un grado por segundo.
Los giroscopios MEM convencionales sufren una limitación de rendimiento inherente debido a su principio operativo subyacente, que se basa en la vibración de una estructura mecánica suspendida, es decir, una estructura de peine, una viga, un disco o una estructura anular. A menudo suele ser difícil y costoso diseñar y fabricar una estructura mecánica con frecuencias resonantes coincidentes de los dos modos de vibración. El coste del producto final también puede aumentar debido a la necesidad de circuitos electrónicos para controlar y detectar el estado de la estructura vibratoria con el fin de mejorar el margen dinámico. Además, la estructura mecánica vibratoria suspendida es susceptible a choques externos y vibraciones que se producen a frecuencias no muy alejadas de la frecuencia a la que funciona el giroscopio. Dichas perturbaciones pueden influir en la estructura vibratoria. En consecuencia, la estructura no puede unirse de manera rígida al sustrato por su vibración resonante, lo que también limita su margen dinámico.
El documento US2003167841 A1 describe un giroscopio que comprende un sustrato piezoeléctrico que tiene una superficie. Dispuestos sobre la superficie existe un transductor resonador, un par de reflectores, una estructura tal como un punto metálico y un transductor sensor. El transductor resonador crea una primera onda acústica superficial en la superficie. El par de reflectores refleja la primera onda acústica superficial con el fin de formar una onda estacionaria dentro de una zona de la superficie entre el par de reflectores. La estructura está dispuesta en la superficie dentro de la zona, en donde una fuerza de Coriolis que actúa sobre la estructura crea una segunda onda acústica superficial. El sensor detecta la segunda onda acústica superficial y proporciona una salida indicativa de la misma.
El Documento "Impresión Avanzada para Embalaje Microelectrónico" de Kenneth H. Church et al. enfocado en el uso de microdispensación con un control de volumen excepcional para imprimir en el espacio 3D con una amplia variedad de materiales, incluyendo soldaduras, resinas epoxi, adhesivos conductores y polímeros rellenos de cerámica. Estos últimos se pueden utilizar para construir estructuras 3D y utilizar el método de impresión 3D conocido como diseño asistido por ordenador y fabricación asistida por ordenador (CAD/CAM).
El documento US2017334139 A1 se refiere a un método para fabricar un objeto mecatrónico 3D que tiene funciones mecatrónicas predeterminadas, que incluye como componentes al menos un sensor y/o un accionador, un circuito electrónico conectado al sensor y/o al accionador mediante pistas conductoras de forma eléctrica, estando estos componentes colocados en una estructura mecánica principal, y que consiste en múltiples polímeros que tienen diversas propiedades electrónicas y/o electroactivas. El método sigue las etapas: determinación de los polímeros según su temperatura de fusión, compatibilidad química, propiedades eléctricas y/o electroactivas; determinar un modelo digital 3D del objeto, incluyendo su forma y el enrutamiento de las pistas, sobre la base de funciones mecatrónicas predeterminadas del objeto, propiedades de los polímeros y especificaciones del objeto; imprimir en 3D el sensor y/o el accionador, el circuito electrónico y la estructura principal en las mismas etapas de modelado según el modelo generado depositando capas de los polímeros fundidos, estando compuestas ciertas capas por una pluralidad de polímeros, siendo las capas depositadas por medio de al menos un cabezal dedicado a un polímero base y acoplado a un mecanismo de dopaje capaz de inyectar partículas cargadas en el polímero base por dopaje intersticial para obtener los diferentes polímeros.
El documento US2016242296 A1 se refiere a un método y aparato para la fabricación aditiva de circuitos electrónicos de una o varias capas mediante el uso de deposición local dirigida de materiales conductores, aislantes y/o dieléctricos para construir capas de circuitos que incorporen características conductoras, aislantes y/o dieléctricas, incluyendo las pistas entre capas y los componentes electrónicos integrados. Se pueden depositar diferentes materiales conductores, aislantes y/o dieléctricos en diferentes puntos del circuito de modo que cualquier sección del circuito se pueda adaptar para propiedades eléctricas, térmicas o mecánicas específicas. Lo que antecede permite una mayor flexibilidad geométrica y espacial en la puesta en práctica de circuitos electrónicos, lo que optimiza el uso del espacio de manera que se pueden fabricar circuitos más compactos.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
La presente invención propone un método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D, según el conjunto de reivindicaciones, que comprende las siguientes etapas con el fin de formar un giroscopio:
- imprimir en 3D una primera parte del armazón con un material de polímero de impresión 3D aislante, con el fin de formar un recipiente colocado en la cama de impresión;
- imprimir en 3D un conjunto de capas de sustrato piezoeléctrico dentro de la primera parte del armazón basado en un material polimérico mezclado con grafeno en polvo dentro de dicha primera parte del armazón;
- imprimir en 3D un patrón que tiene una pluralidad de aberturas pasantes;
- imprimir en 3D con un material polimérico mezclado con grafeno en polvo, utilizando dicho patrón, una pluralidad de características en dicho sustrato, comprendiendo dichas características:
- un transductor resonador para crear una primera onda acústica superficial sobre dicha superficie del sustrato piezoeléctrico;
- un par de reflectores para reflejar dicha primera onda acústica superficial con el fin de formar una onda estacionaria dentro de una primera zona de dicha superficie entre dicho par de reflectores;
- una estructura dentro de dicha zona, en donde una fuerza de Coriolis, que actúa sobre dicha estructura, crea una segunda onda acústica superficial; y
- un primer transductor sensor dispuesto sobre dicha superficie para detectar dicha segunda onda acústica superficial; y
- un segundo transductor sensor dispuesto en dicha superficie para detectar una onda acústica superficial residual desde una segunda zona de dicha superficie que está libre de cualquier estructura sobre la que pueda actuar dicha fuerza de Coriolis, y para proporcionar una salida indicativa de dicha onda acústica superficial residual;
- imprimir en 3D una segunda parte del armazón con un material de polímero de impresión 3D aislante, con el fin de formar un armazón para proteger y garantizar el funcionamiento del sustrato piezoeléctrico con las características incorporadas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para completar la descripción y con el fin de facilitar una mejor comprensión de la invención, se proporciona un conjunto de dibujos. Dichos dibujos forman parte integrante de la descripción e ilustran formas de realización preferidas de la invención. Los dibujos comprenden las siguientes figuras:
- la Figura 1 es una representación esquemática de los elementos principales de la impresora 3D;
- la Figura 2 es una representación esquemática de una forma de realización de un giroscopio según el método de fabricación de la presente invención;
- la Figura 3 es una representación esquemática de una forma de realización de la herramienta de control de posicionamiento según la invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LOS DIBUJOS
La presente invención se refiere, en general, al método de fabricación de herramientas de control de posicionamiento. Sin embargo, un experto en esta técnica pertinente comprenderá que la invención puede tener formas de realización adicionales, y que la invención puede practicarse sin varios de los detalles de las formas de realización que se describen a continuación con referencia a las Figuras 1 a 3.
La impresión 3D (Tres Dimensiones), también conocida como fabricación aditiva por capas, está tomando cada vez más importancia en todos los diferentes sectores industriales. Existen infinidad de aplicaciones posibles tales como la fabricación de herramientas, utillajes, piezas de estructura simple o compleja, diseñadas según la necesidad. Esta fabricación a través de tecnologías de impresión 3D se utiliza especialmente con el denominado Modelado por Deposición Fundida (FDM) tal como se representa en la Figura 1.
El Modelado por Deposición Fundida (FDM), también llamado FFF (Fabricación de Filamentos Fundidos) o PJP (Impresión por Chorro de Plástico) es una tecnología de fabricación aditiva. La tecnología de fabricación aditiva se suele utilizar para la impresión 3D de termoplásticos con un enfoque especial en aplicaciones de modelado, creación de prototipos y producción. La tecnología de fabricación aditiva es capaz de imprimir piezas en 3D mediante la impresión de una capa de espesor continuo en 2D (dos dimensiones), por lo general denominada 2,5D (2.5 dimensiones), ya que no existe un movimiento coordinado en 3D.
El material de impresión 3D utilizado para la impresión 3D consiste en una base polimérica que puede ser PLA (ácido poliláctico) o ABS (acrilonitrilo butadieno estireno).
Según la invención, la base polimérica se puede pulverizar con grafeno para modificar algunas de sus propiedades. De hecho, el grafeno es un nanomaterial, descubierto en 2004, que consiste en una hoja plana de un átomo de espesor de átomos de carbono unidos que están densamente empaquetados en una red cristalina de tipo panal. El grafeno es un elemento estructural básico de algunas variantes del carbono tales como el grafito, el carbón vegetal, los nanotubos y los fullerenos. El grafeno tiene propiedades electrónicas y mecánicas únicas, tales como:
- una transparencia y flexibilidad;
- una conductividad térmica y eléctrica muy alta. De hecho, el grafeno tiene una conductividad más alta que el Cu (cobre) o la Ag (plata);
- una alta elasticidad y dureza. De hecho, se considera como el material más duro jamás conocido;
- una ligereza muy grande. De hecho, el grafeno es tan ligero como la fibra de carbono, pero más flexible;
- permite que los electrones fluyan mucho más rápido que el silicio.
En consecuencia, la adición de grafeno a algunos materiales aumenta su potencial y permite nuevas aplicaciones de impresión 3D.
Además, el grafeno abrió nuevos caminos y nuevas posibilidades para la fabricación de componentes electrónicos. De hecho, la posibilidad de imprimir en láminas, componentes electrónicos activos o pasivos con grafeno, tales como semiconductores, interfaces dieléctricas, sustrato piezoeléctrico, transistores, circuitos integrados, pantallas OLED o células fotovoltaicas orgánicas.
Siguiendo los diferentes conocimientos citados con anterioridad, ha llegado el momento de desarrollar un dispositivo o herramienta inteligente con la tecnología de impresión 3D, pero esta perspectiva parece muy compleja y costosa según el estado de la técnica.
Para continuar de esta manera, según la Figura 1, una impresora 3D 10, capaz de fabricar una herramienta de control de posicionamiento según la invención, comprende al menos un primer cabezal de impresión 3D 11a para descargar de manera selectiva un material de impresión 3D conductor 12a y un segundo cabezal de impresión 3D 11b para descargar, de manera selectiva, un material de impresión 3D aislante 12b. La impresora 3D 10 comprende también un procesador 13 capaz de controlar las operaciones de los cabezales de impresión 3D primero y segundo 11a, 11b. El procesador 13 de la impresora 3D 10 es capaz de descifrar la lista de etapas 15 de un sistema CAD (diseño asistido por ordenador) 16 que describe una placa de circuito impreso (PCB) multicapa destinada a la impresión 3D.
Cada cabezal de impresión 3D 11a, 11b puede imprimir en las direcciones X e Y para cada capa de material de impresión 3D conductor o aislante, tales como los cabezales de impresión 3D 11a, 11b o una cama de impresión 14 que es capaz de desplazarse antes de que se imprima la siguiente capa.
En este tipo de tecnología, el filamento de material termoplástico 12a, 12b o alambre se calienta hasta pasar su temperatura de transición vítrea del material y luego se coloca sobre la cama de impresión 14 o mesa, en donde se enfría y se consolida con las capas anteriores para para crear una pieza sólida.
Los cabezales de impresión 3D primero y segundo 11a, 11b pueden imprimir en 3D un componente eléctrico pasivo y/o activo funcional, un sensor piezoeléctrico, un sustrato piezoeléctrico, una oblea, una resistencia funcional, un condensador funcional, una guía de ondas electromagnética funcional, una guía de ondas óptica funcional, una antena funcional o antena sobresaliente o antena de bocina, un disipador de calor funcional, un elemento coaxial funcional o cable coaxial o malla coaxial, un componente SMT/COB, o equivalente. Por componente COB entendemos un conjunto de componentes Circuito Integrado-En-Placa.
Los cabezales de impresión 3D primero y segundo 11a, 11b pueden imprimir en 3D, en una misma sesión de impresión 3D, una PCB (placa de circuito impreso) y un componente eléctrico integrado en dicha PCB.
Los primeros cabezales de impresión 3D 11a capaces de descargar el material conductor de impresión 3D están asociados con al menos una primera y una segunda boquillas de impresión 3D (no ilustradas en las figuras). La primera boquilla de impresión 3D puede descargar el material conductor de impresión 3D a través de una primera abertura de boquilla que tiene un primer diámetro. La segunda boquilla de impresión 3D puede descargar el material conductor de impresión 3D a través de una segunda abertura de boquilla que tiene un segundo diámetro diferente. Para cambiar entre la al menos primera y segunda boquilla de impresión 3D, la impresora 3D 10 comprende un módulo de conmutación para activar, de manera selectiva, durante un proceso de impresión 3D, una de las primera y segunda boquillas de impresión 3D.
Para ser más eficiente, la impresora 3D 10 requiere algunos módulos adicionales. Estos módulos se describen a continuación y se pueden utilizar solos o en combinación con otros para alcanzar el objetivo previsto. La siguiente lista de formas de realización de módulos adicionales no es exhaustiva y se puede completar de conformidad con las necesidades específicas y los avances tecnológicos en el campo de las impresoras 3D.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo de curado basado en energía ultravioleta (UV), para emitir radiación ultravioleta para curar materiales impresos en 3D, zona por zona, cuando los materiales impresos en 3D se están imprimiendo en 3D.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende una fuente láser para emitir un rayo láser para curar materiales impresos en 3D, zona por zona, cuando los materiales impresos en 3D se están imprimiendo en 3D.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende una fuente láser para emitir un rayo láser dirigido para curar materiales impresos en 3D recién dispensados.
Según la invención, la impresora 3D 10 puede proceder a una transición entre dos materiales conductores cruzados, con las siguientes etapas secuenciales de impresión 3D:
- una primera pista de un material conductor 12a;
- en la parte superior de un punto particular de la primera pista, un puente formado a partir de un material aislante 12b;
- en la parte superior del puente, una segunda pista de material conductor 12a.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo de inspección óptica automática (AOI) capaz secuencialmente de:
- capturar una imagen de una pista conductora impresa en 3D durante una sesión de impresión 3D en curso;
- comparar la imagen capturada con una referencia que indique la anchura requerida de la pista conductora impresa en 3D;
- en función de la comparación, determinar que la anchura de al menos una parte de la pista conductora impresa en 3D es menor que la anchura requerida;
- desencadenar una operación de impresión 3D correctiva para aumentar la anchura de dicha parte de la pista conductora impresa en 3D.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo de inspección óptica automática (AOI) secuencialmente capaz de:
- capturar una imagen de una pista conductora impresa en 3D durante una sesión impresa en 3D en curso; - comparar la imagen capturada con una referencia que indique la anchura requerida de la pista conductora impresa en 3D;
- en función de la comparación, determinar que la anchura de al menos una parte de la pista conductora impresa en 3D es mayor que la anchura requerida;
- activar un módulo de ablación láser para disminuir la anchura de dicha parte de la pista conductora impresa en 3D.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo de inspección óptica automática (AOI) secuencialmente capaz de:
- capturar una imagen de una pista conductora impresa en 3D durante una sesión de impresión 3D en curso; - comparar la imagen capturada con una referencia que indique una estructura requerida de la pista conductora impresa en 3D;
- en función de una comparación, identificar una fractura en la pista conductora impresa en 3D;
- desencadenar una operación de impresión 3D correctiva para imprimir de nuevo en 3D, correctamente, al menos una zona que comprenda dicha fractura.
En alguna forma de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo de inspección óptica automática (AOI) secuencialmente capaz de:
- capturar una imagen de una almohadilla impresa en 3D durante una sesión de impresión 3D en curso de una PCB impresa en 3D;
- comparar la imagen capturada con una referencia que indique una estructura requerida de la almohadilla impresa en 3D;
- según la comparación, determinar que la almohadilla impresa en 3D es excesivamente grande;
- activar un módulo de ablación láser para disminuir el tamaño de dicha almohadilla impresa en 3D.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo de impresión 3D de máscara de soldadura capaz de imprimir en 3D una máscara de soldadura con material conductor 12a en una PCB impresa en 3D, en donde la máscara de soldadura y la PCB están impresas en 3D en un único método de impresión 3D unificado.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo de impresión 3D de disipador de calor para imprimir en 3D un disipador de calor termoconductor integrado en una zona predefinida de una PCB impresa en 3D que se está imprimiendo en 3D.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un planificador de conductividad térmica capaz de: - determinar que una zona particular de una PCB que se está imprimiendo en 3D, que se encuentra debajo de una almohadilla conductora impresa en 3D, requiere una ruta de transferencia térmica con mayor conductividad térmica;
- impresión 3D, en una zona debajo de dicha almohadilla conductora impresa en 3D, con un primer material de impresión 3D que tiene una conductividad térmica aumentada en relación con un segundo material de impresión 3D utilizado para la impresión 3D en una zona circundante que no requiere una ruta de transferencia térmica con una conductividad térmica incrementada.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un planificador de conductividad térmica capaz de: - determinar que una zona particular de una PCB, que se está imprimiendo en 3D, requiere una ruta de transferencia térmica de mayor conductividad térmica;
- imprimir en 3D, en dicha zona particular de la PCB que se está imprimiendo en 3D, una ruta eléctricamente conductora que se extiende desde dicha zona particular hacia abajo hasta un disipador de calor impreso en 3D en una parte inferior de dicha PCB que se está imprimiendo en 3D.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo de impresión 3D de componente SMT incorporado, para imprimir en 3D una PCB impresa en 3D que tiene un componente de tecnología de montaje en superficie (SMT) impreso en 3D completamente soterrado (no expuesto).
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un controlador de impresión 3D de pausa y reanudación, capaz de:
- pausar un método de impresión 3D de una PCB que se está imprimiendo en 3D, y
- esperar hasta que se ensamble un componente COB/SMT en una parte de la PCB ya impresa en 3D encima del COB/SMT que se imprimió en 3D.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo capaz de modificar la anchura/grosor de la pista, durante un método de impresión 3D de una pista conductora, al menos una de entre
- una anchura de la pista constructiva que se está imprimiendo en 3D, y
- un grosor de la pista conductora que se está imprimiendo en 3D;
en donde dicho módulo es capaz de modificar la anchura/grosor de la pista conductora mientras mantiene una capacidad fija de conducción de corriente de dicha pista conductora.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo capaz de modificar la rigidez y/o la flexibilidad cuando dicha impresora 3D 10 necesita imprimir en 3D una PCB que tiene un nivel de rigidez que cambia de manera gradual.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo capaz de modificar la rigidez y/o la flexibilidad cuando dicha impresora 3D 10 necesita imprimir en 3D una PCB que tiene un nivel de rigidez que cambia de manera brusca.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 comprende un módulo capaz de modificar el grosor de un material dieléctrico cuando dicha impresora 3D 10 necesita imprimir en 3D, entre una primera capa conductora impresa en 3D y una segunda capa conductora impresa en 3D próxima y no paralela, con un material dieléctrico que tiene un grosor variable.
En algunas formas de realización, la impresora 3D 10 puede imprimir en 3D un material conductor para crear una estructura tridimensional de una primera capa de una PCB y de una segunda capa no paralela de la PCB.
Según la invención, la impresora 3D 10 es capaz de imprimir en 3D una herramienta de control de posicionamiento. Para fabricar lo que antecede, el método de fabricación comprende las siguientes etapas con el fin de formar un giroscopio:
- imprimir en 3D 100 una primera parte del armazón 110 con el material aislante 12b, con el fin de formar un recipiente colocado en la cama de impresión 14;
- imprimir en 3D 200 un conjunto de capas de sustrato piezoeléctrico 205 dentro de la primera parte del armazón 110 basado en el material polimérico mezclado con grafeno en polvo 12a dentro de dicha primera parte del armazón 110;
- imprimir en 3D 300 un patrón 310 que tiene una pluralidad de aberturas 320 pasantes;
- imprimir en 3D 400 con un material polimérico mezclado con grafeno en polvo 12a, utilizando dicho patrón 310, una pluralidad de características 410 en dicho sustrato 205, comprendiendo dichas características 410:
- un transductor resonador 411 para crear una primera onda acústica superficial 215 sobre dicha superficie 210 del sustrato piezoeléctrico 205;
- un par de reflectores 412a, 412b para reflejar dicha primera onda acústica superficial 215 con el fin de formar una onda estacionaria dentro de una primera zona 220 de dicha superficie 210 entre dicho par de reflectores - una estructura 413 dentro de dicha zona 220, en donde una fuerza de Coriolis que actúa sobre dicha estructura 413 crea una segunda onda acústica superficial 230; y
- un primer transductor sensor 414 dispuesto en dicha superficie 210 para detectar dicha segunda onda acústica superficial 230; y
- un segundo transductor sensor 415 dispuesto en dicha superficie 210 para detectar una onda acústica superficial residual de una segunda zona de dicha superficie 210 que está libre de cualquier estructura sobre la que pueda actuar dicha fuerza de Coriolis, y para proporcionar una salida indicativa de dicha onda acústica de superficie residual;
- imprimir en 3D 500 una segunda parte del armazón 510 con el material de polímero aislante 12b, con el fin de formar un armazón completo para proteger y garantizar el funcionamiento del sustrato piezoeléctrico 205 con las características 410 incorporadas.
Una ventaja de esta forma de realización es la posibilidad de utilizar ALM (Fabricación Aditiva por Láser) para fabricar/imprimir en 3D de manera rápida cualquier sustrato piezoeléctrico simple o complejo 205, patrones 310, características 410 o armazones 110, 510 según un diseño ad-hoc. Otra ventaja de esta forma de realización es la posibilidad de modificar la forma o remodelar parcial o totalmente el armazón 110, 510.
Según la invención, el material polimérico utilizado para fabricar la herramienta de control de posicionamiento es una base de PLA (Ácido Poliláctico) o ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno).
La Figura 2 es una forma de realización de un giroscopio según el método de fabricación de la presente invención. El giroscopio comprende un sustrato piezoeléctrico 205, un par de transductores resonadores 411a, 411b, un par de reflectores 412a, 412b, al menos una, y preferiblemente una pluralidad de estructuras 413, y un par de transductores sensoriales 414, 415.
El sustrato piezoeléctrico 205 tiene una superficie 210 sobre la que se disponen los demás componentes del giroscopio. El par de transductores resonadores 411a, 411b está dispuesto en la superficie 210, para crear una primera onda acústica superficial 215 en la superficie 210. Más en particular, el par de transductores resonadores 411a, 411b crea un potencial eléctrico en el sustrato 205, y el sustrato 205 convierte el potencial eléctrico en energía mecánica, formando así la primera onda acústica superficial 215. Los transductores resonadores 411a, 411b tienen dedos separados con una periodicidad de la mitad de la longitud de onda de la primera onda acústica superficial 215. El par de reflectores 412a, 412b está dispuesto en la superficie 210 para reflejar la primera onda acústica superficial 215 con el fin de formar una onda estacionaria dentro de una zona 220 de la superficie 210, que está ubicada entre el par de reflectores 412a, 412b. Los reflectores están separados entre sí por una distancia que es un número entero de la mitad de las longitudes de onda de la primera onda acústica superficial.
La estructura 413 comprende un conjunto de elementos dispuestos en la superficie 210 dentro de la zona 220. Una fuerza de Coriolis que actúa sobre la pluralidad de elementos de la estructura 413 crea una pluralidad de segundas ondas acústicas de superficie 230.
El par de transductores sensores 414, 415 está dispuesto en la superficie 210, separados entre sí y dispuestos de manera ortogonal al par de transductores resonadores 411a, 411b para detectar la segunda onda acústica superficial y proporcionar una salida indicativa de la característica de la segunda onda acústica superficial.
De conformidad con la invención, tal como se muestra en la Figura 3, la herramienta de control de posicionamiento puede comprender una placa de circuito 600 impresa en 3D, parcial o totalmente incorporada dentro de la primera parte 110 o de la segunda parte 510 del armazón, tal como la placa de circuito 600, que comprende:
- un conjunto de sensores 610 que pueden conectarse al giroscopio a través del sustrato piezoeléctrico para medir algunos valores para definir el movimiento angular de la herramienta;
- un conjunto de componentes digitales y/o analógicos 620 capaces de utilizar, respectivamente, señales digitales o analógicas del conjunto de sensores 610;
- al menos una interfaz IHM (Interfaz Hombre-Máquina) 630 capaz de permitir que un operador o un autómata interactúe con los sensores 610 de la herramienta de control de posicionamiento;
- al menos una pista conductora 640 capaz de conectarse al conjunto de sensores 610 y al conjunto de componentes digitales y/o analógicos 620, respectivamente, y al menos una interfaz IHM 630.
Una ventaja principal de esta forma de realización es conferir unas propiedades inteligentes a la herramienta de control de posicionamiento para interactuar con un operador o un autómata por sí misma o a partir de una demanda. De hecho, el operador o los autómatas pueden interactuar directa o indirectamente con la herramienta de control de posicionamiento a través de la interfaz IHM o medios de comunicación.
Según la invención, al menos un componente del conjunto de componentes digitales y/o analógicos 620 se fabrica mediante grafeno impreso en 3D.
Según la invención, al menos un componente 620 es un componente de montaje en superficie (SMT) impreso en 3D o un circuito impreso integrado en placa (COB).
Según la invención, la herramienta de control de posicionamiento comprende una antena impresa en 3D.
Según la invención, la antena impresa en 3D es una RFID (Identificación por Radiofrecuencia). Una de las principales ventajas de la antena RFID es la capacidad de transmitir, recibir y almacenar datos distantes de manera rápida a un operador humano o a un autómata capaz de comunicarse con dicha herramienta de control de posicionamiento. La pista conductora 640 tiene una conductividad térmica o es capaz de conducir electricidad. Según la invención, la impresora 3D 10 puede añadir más o menos polvo de grafeno en el material conductor 12a para obtener una pista 640 con una mejor conductividad térmica o eléctrica.
De conformidad con la invención, la interfaz IHM 630 puede ser un zumbador y/o una interfaz de visualización tal como LCD o un conjunto de diodos LED para interactuar fácilmente con el operador humano; en el caso del operador humano o autómata, los medios de comunicación son más útiles para tener una interacción con la herramienta de control de posicionamiento.
Por operador entendemos una persona habilitada y capaz de manejar con su mano dicha herramienta de control de posicionamiento. Por autómata entendemos una máquina autónoma, o una máquina, o un mecanismo de control diseñado para seguir de manera automática una secuencia predeterminada de operaciones o responder a instrucciones predeterminadas.
Según la invención, la herramienta de control de posicionamiento comprende una parte relativa a la batería para alimentar todos los elementos de consumo, tales como el conjunto de sensores, el conjunto de componentes digitales y/o analógicos, y el conjunto de la interfaz IHM. Según la invención, la batería es recargable.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D que comprende las siguientes etapas con el fin de formar un giroscopio:
- imprimir en 3D (100) una primera parte del armazón (110) con un material polimérico de impresión 3D aislante, con el fin de formar un recipiente colocado sobre la cama de impresión (14),
- imprimir en 3D (200) un conjunto de capas de sustrato piezoeléctrico (205) dentro de la primera parte del armazón basado en un material polimérico mezclado con grafeno en polvo (12a) dentro de dicha primera parte del armazón; - imprimir en 3D (300) un patrón (310) que tiene una pluralidad de aberturas (320) pasantes;
- imprimir en 3D (400) con un material polimérico mezclado con grafeno en polvo (12a), utilizando dicho patrón (310), una pluralidad de características (410) sobre dicho sustrato (205), comprendiendo dichas características (410): - un transductor resonador (411) para crear una primera onda acústica superficial (215) sobre dicha superficie (210) del sustrato piezoeléctrico (205);
- un par de reflectores (412a, 412b) para reflejar dicha primera onda acústica superficial (215) con el fin de formar una onda estacionaria dentro de una primera zona (220) de dicha superficie (210) entre dicho par de reflectores (412);
- una estructura (413) dentro de dicha zona (220), en donde una fuerza de Coriolis que actúa sobre dicha estructura (413) crea una segunda onda acústica superficial (230); y
- un primer transductor sensor (414) dispuesto sobre dicha superficie (210) para detectar dicha segunda onda acústica superficial (230); y
- un segundo transductor sensor (415) dispuesto sobre dicha superficie (210) para detectar una onda acústica superficial residual de una segunda zona de dicha superficie (210) que está libre de cualquier estructura sobre la que pueda actuar dicha fuerza de Coriolis, y para proporcionar una salida indicativa de dicha onda acústica superficial residual;
- imprimir en 3D (500) una segunda parte del armazón (510) con un material polimérico de impresión 3D aislante, con el fin de formar un armazón completo para proteger y garantizar el funcionamiento del sustrato piezoeléctrico (205) con las características (410) incorporadas.
2. Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D según la reivindicación 1, caracterizado porque el material polimérico utilizado para fabricar la herramienta de control de posicionamiento es a base de PLA (Ácido Poliláctico) o ABS (Acrilonitrilo Butadieno Estireno).
3. Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque comprende etapas adicionales con el fin de imprimir en 3D una placa de circuito (600) parcial o totalmente incorporada dentro de la primera parte (110) o de la segunda parte (510) del armazón tal como la placa de circuito (600), que comprende:
- un conjunto de sensores (610) que pueden conectarse al giroscopio para medir algunos valores para definir el movimiento angular de la herramienta;
- un conjunto de componentes digitales y/o analógicos (620) capaces de utilizar, respectivamente, señales digitales o analógicas del conjunto de sensores (610);
- al menos una IHM (Interfaz Hombre-Máquina) (630) capaz de permitir que un operador o un autómata interactúe con los sensores (610) de la herramienta de control de posicionamiento;
- al menos una pista conductora (640) susceptible de ser conectada al conjunto de sensores (610), respectivamente al conjunto de componentes digitales y/o analógicos (620), y al menos a una interfaz IHM (630).
4. Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D según la reivindicación 3, caracterizado porque al menos un componente del conjunto de componentes digitales y/o analógicos (620) son fabricados mediante grafeno impreso en 3D.
5. Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D según las reivindicaciones 3 o 4, caracterizado porque al menos un componente (620) es un componente de montaje superficial (SMT) impreso en 3D.
6. Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D según las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado porque la herramienta de control de posicionamiento comprende una antena impresa en 3D.
7. Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D según la reivindicación 6, caracterizado porque la antena impresa en 3D es un sistema RFID (Identificación por Radiofrecuencia).
8. Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D según las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado porque la interfaz IHM (630) puede ser un zumbador, y/o una interfaz de visualización tal como un LCD o un conjunto de diodos LEDs.
ES17382812T 2017-12-01 2017-12-01 Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D Active ES2906638T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17382812.0A EP3492866B1 (en) 2017-12-01 2017-12-01 Manufacturing process of a positioning control tool via 3d-printing technology

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2906638T3 true ES2906638T3 (es) 2022-04-19

Family

ID=60673752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES17382812T Active ES2906638T3 (es) 2017-12-01 2017-12-01 Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20190168445A1 (es)
EP (1) EP3492866B1 (es)
CN (1) CN109940872A (es)
ES (1) ES2906638T3 (es)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3486010A1 (en) * 2017-11-15 2019-05-22 Airbus Operations, S.L. Driling template
EP3550623B1 (en) * 2018-04-06 2020-07-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Puf-film and method for producing the same
US20230021553A1 (en) 2019-09-03 2023-01-26 National Research Council Of Canada Spatially controlled functionality of polymeric products
US11465354B2 (en) * 2020-01-06 2022-10-11 The Boeing Company Fabrication of additive manufacturing parts

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6516665B1 (en) * 1999-06-17 2003-02-11 The Penn State Research Foundation Micro-electro-mechanical gyroscope
JP4483934B2 (ja) * 2007-11-28 2010-06-16 株式会社デンソー 弾性表面波角速度センサ
FR3029838A1 (fr) * 2014-12-11 2016-06-17 Centre Nat Rech Scient Procede de fabrication additive d'un objet mecatronique 3d
CN107873141A (zh) * 2015-02-18 2018-04-03 奥普托美克公司 单层和多层电子电路的附加制造

Also Published As

Publication number Publication date
US20190168445A1 (en) 2019-06-06
CN109940872A (zh) 2019-06-28
EP3492866B1 (en) 2021-12-01
EP3492866A1 (en) 2019-06-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2906638T3 (es) Método de fabricación de una herramienta de control de posicionamiento mediante tecnología de impresión 3D
Lu et al. Additive manufacturing frontier: 3D printing electronics
KR102496273B1 (ko) 패키지 통합형 합성 제트 디바이스
CN103390722B (zh) 自组装设备、使元件自组装的方法以及热电元件组装方法
EP3429957B1 (en) Component carrier with integrated wall structure for subsequent assembly of an electronic component
US20150197062A1 (en) Method, device, and system of three-dimensional printing
JP2015523220A (ja) 機械的ヒューズを備える半導体パッケージ
US20150070674A1 (en) Stereolithography machine with improved optical unit
KR20160111389A (ko) 전자 기능 부품 및 전자 기능 부품의 제조 방법
US9902152B2 (en) Piezoelectric package-integrated synthetic jet devices
WO2017068435A1 (en) Contactless manipulation apparatus, assembly method and 3d printing
JP2012028651A (ja) 樹脂供給装置および半導体装置の製造方法
EP3576503A1 (en) Implementation process of a humidity control sensor for 3d-printing of a smart tool and process for manufacturing a humidity control sensor via 3d-printing technology
Wang et al. Miniature Amphibious Robot Actuated by Rigid‐Flexible Hybrid Vibration Modules
KR20170131373A (ko) 센서 통합 패키지 제조 방법 및 이로부터 형성된 구조물
US9969129B2 (en) Stereolithography machine with improved optical unit
JP2010087066A (ja) 半導体チップ、実装基板及び半導体装置の製造方法
WO2017171757A1 (en) Electromagnetic haptic actuator integral with a multilayer substrate
EP3486010A1 (en) Driling template
US20160273917A1 (en) Angular velocity sensor element and angular velocity sensor
KR102357419B1 (ko) 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 전자부품
JP2024003931A (ja) 慣性センサー、慣性センサーの製造方法、及び慣性計測装置
JP2011119601A (ja) 電子部品用パッケージ、電子部品装置、及び電子部品用パッケージの製造方法
KR20150085306A (ko) 인쇄회로기판 및 이를 포함하는 전자부품