LaserFactory: A Laser Cutter-based Electromechanical Assembly and Fabrication Platform to Make Functional Devices & Robots
LaserFactory: A Laser Cutter-based Electromechanical Assembly and Fabrication Platform to Make Functional Devices & Robots
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LaserFactory：基于激光切割机的机电组装和制造平台，用于制造功能器件
DOI：
10.1145/3411764.3445692
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Mueller, Stefanie
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Nisser, Martin;Liao, Christina Chen;Chai, Yuchen;Adhikari, Aradhana;Hodges, Steve;Mueller, Stefanie
LaserFactory 是一种集成制造工艺，可增强商用制造机器，支持在无需人工干预的情况下制造功能齐全的设备。除了创建 2D 和 3D 机械结构之外，LaserFactory 还可以创建具有任意几何形状的导电电路迹线、拾取和放置电子和机电组件，并将其焊接到位。为了启用此功能，我们做出了四项贡献。首先，我们为激光切割头构建了一个硬件附加组件，可以沉积银电路迹线并组装组件。其次，我们开发了一种使用 CO2 激光器固化分配银的新方法。第三，我们构建了一种基于运动的信号发送方法，使我们的系统能够轻松地与商用激光切割机集成。最后，我们提供了一个设计和可视化工具，用于使用 LaserFactory 制作功能设备。在描述 LaserFactory 系统后，我们演示了如何使用它来制造功能齐全的四轴飞行器和配备传感器的腕带等设备。我们的评估表明，LaserFactory 可以组装各种不同尺寸的组件（最大 65 克），这些组件可以通过窄迹线（小至 0.75 毫米）连接，这些迹线在激光焊接后变得高度导电（3.2Ω/m），并且我们基于加速度的传感方案工作可靠（准确度为 99.5%）。
LaserFactory is an integrated fabrication process that augments a commercially available fabrication machine to support the manufacture of fully functioning devices without human intervention. In addition to creating 2D and 3D mechanical structures, LaserFactory creates conductive circuit traces with arbitrary geometries, picks-and-places electronic and electromechanical components, and solders them in place. To enable this functionality, we make four contributions. First, we build a hardware add-on to the laser cutter head that can deposit silver circuit traces and assemble components. Second, we develop a new method to cure dispensed silver using a CO2 laser. Third, we build a motion-based signaling method that allows our system to be readily integrated with commercial laser cutters. Finally, we provide a design and visualization tool for making functional devices with LaserFactory. Having described the LaserFactory system, we demonstrate how it is used to fabricate devices such as a fully functioning quadcopter and a sensor-equipped wristband. Our evaluation shows that LaserFactory can assemble a variety of differently sized components (up to 65g), that these can be connected by narrow traces (down to 0.75mm) that become highly conductive after laser soldering (3.2Ω/m), and that our acceleration-based sensing scheme works reliably (to 99.5% accuracy).
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