文档名：基于预测控制的微滴喷射天线形貌补偿方法
摘要：微滴喷射在印刷电子领域有广阔的应用前景,可以在一台设备上完成天线介质基板与导电图案的一体化成形.打印功能器件的表面形貌质量对其电性能有着显著的影响.本文针对微滴喷射三维打印中存在的表面形貌质量难以控制的问题,提出了一种基于预测控制的打印零件形貌补偿方法.首先,基于液滴的逐层堆积行为,建立打印零件形貌预测模型,该模型使用矩阵元素更新描述零件形貌逐层演化,从而准确预测多层打印零件存在的边缘塌陷与表面粗糙度大等形貌缺陷.然后,基于该模型建立预测控制器,通过调整后续层打印图形,实现打印零件形貌缺陷的高效率补偿.采用开环打印与补偿打印的对比实验验证了该方法的有效性.实验结果表明,补偿打印方法使打印零件表面粗糙度下降了66.80％,边缘塌陷量下降了43.22％,有效补偿了打印零件的表面形貌缺陷.最后,采用微滴喷射三维打印工艺制作了微带贴片天线.采用本文提出的补偿打印方法制造的介质基板表面粗糙度低于开环打印样件,从而保证了天线射频层的高质量连接.经测试,其回波损耗参数与方向图更接近仿真结果,从而证明了本研究在印刷电子中的意义.
Abstract：Microdropletinjectionhasapromisingapplicationinthefieldofprintedelectronics,whichcancompletetheintegratedmoldingofantennadielectricsubstratesandconductivepatternsinasingledevice.Thesurfacetopographyqualityofprintedfunctionaldeviceshasasignificantimpactontheirelectricalproperties.Inthispaper,fortheproblemofdifficulttocontrolthesurfacetopographicqualityinmicrodropletjet3Dprinting,apredictivecontrol-basedtopographiccompensationmethodforprintedpartsisproposed.Firstly,basedonthelayer-by-layerstackingbehaviorofthedroplets,atopographypredictionmodeloftheprintedpartisestablished,whichusesthematrixelementupdatetodescribethelayer-by-layerevolutionoftheparttopography,soastoaccuratelypredicttheexistenceoftopographicdefectsinthemultilayerprintedpart,suchastheedgecollapseandthelargesurfaceroughness.Then,apredictioncontrollerisbuiltbasedonthismodeltorealizeefficientcompensationoftopographicdefectsoftheprintedpartbyadjustingtheprintpatternofsubse-quentlayers.Comparisonexperimentsbetweenopen-loopprintingandcompensatedprintingareusedtoverifytheeffec-tivenessofthemethod.Theexperimentalresultsshowthatthecompensatedprintingmethodreducesthesurfaceroughnessoftheprintedpartby66.80％andtheedgecollapseby43.22％,whicheffectivelycompensatesforthesurfacemorphologydefectsoftheprintedpart.Finally,themicrostrippatchantennawasfabricatedusingthemicrodropletjet3Dprintingpro-cess.Thesurfaceroughnessofthedielectricsubstratefabricatedwiththecompensatedprintingmethodproposedinthispa-perislowerthanthatoftheopen-loopprintedsamples,whichensuresthehigh-qualityconnectionoftheRFlayerofthean-tenna.Thereturnlossparametersweretestedtobeclosertothesimulationresults,thusdemonstratingthesignificanceofthisstudyinprintedelectronics.
作者：平补 孟凡博 黄进Author：PINGBu MENGFan-bo HUANGJin
作者单位：西安电子科技大学高性能电子装备机电集成制造全国重点实验室,陕西西安710071
刊名：电子学报 ISTICEIPKU
Journal：ActaElectronicaSinica
年，卷(期)：2024, 52(4)
分类号：TP272TN455
关键词：三维打印 形貌演化 微滴喷射 打印补偿 预测控制
Keywords：three-dimensionalprinting morphologyevolution microdropletinjection printcompensation predic-tivecontrol
机标分类号：TN82TN45TH161
在线出版日期：2024年6月26日
基金项目：基于预测控制的微滴喷射天线形貌补偿方法[
期刊论文] 电子学报--2024, 52(4)平补 孟凡博 黄进微滴喷射在印刷电子领域有广阔的应用前景,可以在一台设备上完成天线介质基板与导电图案的一体化成形.打印功能器件的表面形貌质量对其电性能有着显著的影响.本文针对微滴喷射三维打印中存在的表面形貌质量难以控制的问...参考文献和引证文献
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