納米金屬3D打印比頭發(fā)小100倍的零件，瑞士exaddon電化學(xué)沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)超高分辨率

南極熊了解到，瑞士出現(xiàn)了一家超微細(xì)微納級(jí)金屬3D打印公司exaddon。他們的CERES 3D打印系統(tǒng)是專為研究人員和科學(xué)家而設(shè)計(jì)，用于在微米級(jí)上進(jìn)行金屬的3D打印微制造（μAM）。

CERES可以在室溫下以納米級(jí)分辨率打印復(fù)雜的微型金屬物體，尺寸從1 μm到最大1000 μm（人類的頭發(fā)一般為80～90微米），并且無(wú)需進(jìn)行后處理。


△視頻：Exaddon電化學(xué)沉積微納級(jí)金屬3D打印技術(shù)

金屬3D打印微制造技術(shù)（μAM）基于電化學(xué)沉積，原理是：


將一個(gè)名為iontip的小3D打印噴嘴，浸入懸浮電解液中； 精確調(diào)節(jié)氣壓將包含金屬離子的液體推進(jìn)離子頭內(nèi)部的微通道。 液體流量非常小-低至每秒飛升。 在微通道的末端，含離子的液體被釋放到3D打印表面上。 然后將溶解的金屬離子電沉積為固體金屬原子。

△電化學(xué)沉積微納級(jí)金屬3D打印工藝過(guò)程

這些金屬原子一起生長(zhǎng)為小零件中的體素。 光學(xué)力反饋記錄每個(gè)體素的3D打印完成情況，直到所有體素都被打印出來(lái)并構(gòu)造出完整的對(duì)象物體為止。 電化學(xué)3D打印過(guò)程在室溫下進(jìn)行，可產(chǎn)生非常高質(zhì)量的金屬結(jié)構(gòu)，而且無(wú)需任何后處理即可直接應(yīng)用。在南極熊看來(lái)，這個(gè)技術(shù)創(chuàng)新性極強(qiáng)，并且在微觀精細(xì)加工制造領(lǐng)域有著很好的應(yīng)用潛力。

通過(guò)光學(xué)方法測(cè)量作用在離子尖端噴嘴上的力，并實(shí)時(shí)反饋回系統(tǒng)，再進(jìn)行過(guò)程控制。 這樣就可以檢測(cè)模型對(duì)象的哪些體素已被3D打印出來(lái)。

CERES 微納級(jí)金屬3D打印機(jī)




CERES是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)，可以以微米級(jí)和亞微米級(jí)的分辨率3D打印復(fù)雜的純金屬物體。此外，它支持不同材料制成的液體和納米粒子。

CERES結(jié)合了納米級(jí)精確定位、氣壓驅(qū)動(dòng)的液體分配、電化學(xué)沉積和光學(xué)力反饋。最新的操作系統(tǒng)已經(jīng)具備CAPA軟件，具有直觀的圖形用戶界面，可無(wú)縫連接系統(tǒng)的所有部分。至關(guān)重要的是，CERES可以在室溫下進(jìn)行打印，而無(wú)需進(jìn)行后處理。它無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)即可打印懸垂零件，這種能力與其他金屬增材制造技術(shù)有著巨大的區(qū)別。

為了保證實(shí)現(xiàn)高精度的打印，系統(tǒng)配備了兩臺(tái)具有計(jì)算機(jī)輔助對(duì)準(zhǔn)功能的高分辨率相機(jī)，還支持自動(dòng)離子吸頭裝載以及3D打印結(jié)構(gòu)的拍攝錄像可視化。

設(shè)備參數(shù)：

• 標(biāo)準(zhǔn)3D打印室尺寸為15x15毫米和25x25毫米。 定制成型平臺(tái)最大可達(dá)100x70 mm
• 最高200 μm / s的處理速度
• XY±250 nm和Z±5 nm定位精度
  

應(yīng)用案例：


微線圈
制造直徑小于300微米的線圈，對(duì)于工業(yè)界和科研界來(lái)說(shuō)，是一個(gè)復(fù)雜而困難的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)方法幾乎無(wú)法解決。 得益于電化學(xué)沉積3D打印微制造技術(shù)，使用標(biāo)準(zhǔn)打印噴嘴可以實(shí)現(xiàn)直徑縮小到10微米的線圈。 使用定制噴嘴，直徑可以更小。這是哈佛醫(yī)學(xué)院和Exaddon公司之間的一項(xiàng)合作項(xiàng)目。


技術(shù)應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：

• 直接印在接觸平面上
• 提供多種設(shè)計(jì)
• 支持純銅
• 優(yōu)良的導(dǎo)電性
  

更復(fù)雜的設(shè)計(jì)可行：
-平面線圈
-纏繞多個(gè)線圈
-股線可以具有不同的直徑

微芯片封裝

微芯片越來(lái)越小，封裝工藝通常成為減少封裝總數(shù)的限制因素。 需要從根本上重新考慮如何連接和控制管芯，以及如何將管芯連接到PCB或其他有源管芯區(qū)域。

借助CERES系統(tǒng)，可以印刷微小的導(dǎo)電跡線，并可以實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域之間的橋接。 可以實(shí)現(xiàn)其他技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的直徑和形狀的連接器和接觸柱。

科學(xué)與基礎(chǔ)研究
目前已經(jīng)證明，微米和納米聚合物結(jié)構(gòu)的行為與其宏觀對(duì)應(yīng)物的行為不同。 但是，對(duì)于金屬物體，它仍然充滿未知，具有很多不確定性和研究機(jī)會(huì)。


借助CERES系統(tǒng)，可以3D打印復(fù)雜幾何形狀的純金屬微結(jié)構(gòu)，從而可以在很小的尺度上更好地了解金屬物體的行為。 它還允許研究各種各樣的新材料和納米粒子，并為電化學(xué)領(lǐng)域開(kāi)辟了全新的應(yīng)用視野。

優(yōu)點(diǎn)：

• 完全由高機(jī)械性能的金屬制成
• 前所未有的設(shè)計(jì)自由度
• 零件的合并和拆分可控
• 允許測(cè)試自定義架構(gòu)，以獲得最佳的沖擊吸收和其他性能
  

高頻技術(shù)


對(duì)高速通信和信息訪問(wèn)的需求導(dǎo)致對(duì)帶寬的需求不斷增長(zhǎng)。 高帶寬意味著高頻和短波長(zhǎng)。 短波長(zhǎng)意味著纖細(xì)的天線和結(jié)構(gòu)。
使用電化學(xué)沉積微納級(jí)金屬3D打印技術(shù)，您可以進(jìn)入THz范圍，制造出其他任何技術(shù)都無(wú)法實(shí)現(xiàn)的微小天線。
利用CERES系統(tǒng)進(jìn)行的微加工工藝可實(shí)現(xiàn)太赫茲，保持全球領(lǐng)先位置。

芯片破損缺陷修復(fù)


在芯片生產(chǎn)中提高產(chǎn)量是微芯片制造商最持久的目標(biāo)之一。 但是對(duì)微芯片和芯片進(jìn)行功能和性能測(cè)試過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)故障而損壞新品；在大多數(shù)情況下，就對(duì)性能不佳或損壞的產(chǎn)品進(jìn)行分類和報(bào)廢。

使用CERES系統(tǒng)，特別是使用μAM技術(shù)，可以直接在裸片上修復(fù)破損的缺陷。 可以通過(guò)在不同芯片區(qū)域之間添加連接線來(lái)對(duì)高精度諧振電路進(jìn)行調(diào)平。對(duì)此系統(tǒng)感興趣，可聯(lián)系南極熊。

這種技術(shù)的應(yīng)用在哪里呢？