FiberWire：将电子功能嵌入3D打印的机械强度高、重量轻的碳纤维复合材料对象中

3D打印在创建高度定制的交互式和功能性物体方面具有巨大的潜力。然而，目前制造功能性物体的能力受限于可用材料（例如，各种聚合物）及其加工性能。例如，许多功能性物体需要更坚固的材料，这可能通过金属打印机来满足。然而，为了创建完全交互式的设备，我们需要导体和绝缘体来创建电路，并且需要电子元件来完成电路。不幸的是，金属打印的单一材料性质及其固有的高温排除了这一点。因此，在3D打印设备中，我们只能选择坚固的材料或嵌入式交互性，但不能两者兼得。在本文中，我们介绍了一组我们称之为FiberWire的技术，该技术利用了新推出的商用3D打印碳纤维复合物体的能力。这些物体重量轻且机械强度高，我们的技术展示了如何在其中嵌入电路以用于交互式设备。通过FiberWire，我们描述了一个利用激光蚀刻和在碳纤维复合材料层之间打印纤维形成低电阻导体的制造流程，从而能够将电子元件直接嵌入到机械强度高的物体中。利用该制造流程，我们展示了各种传感器设计，这些新材料上的性能特征，最后是三个完全打印的例子物体，它们既具有交互性又具有机械强度——一个带有交互式控制的自行车把手，一个具有摆动和冲击感应的高尔夫球杆和一个交互式游戏控制器（图1）。