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微米尺度的黃金3D打印,激光設(shè)備逐滴打印金屬結(jié)構(gòu)

3D打印新品
2018
10/31
10:13
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2018年10月31日,南極熊從外媒獲悉,特溫特大學(xué)的荷蘭研究人員開發(fā)了一種新的金屬3D打印技術(shù),該技術(shù)允許激光設(shè)備逐滴打印金屬結(jié)構(gòu),包括純金,打印精度可以達到幾微米尺度。

通常,金屬結(jié)構(gòu)可以通過光刻方法,鑄造,選擇性激光燒結(jié)或熔化來制造。然而,這些新方法還不適用于特征尺寸小于約10μm的金屬的3D打印,這對于電子設(shè)備而言將是非常有意思的。


研究人員的新技術(shù)被稱為激光誘導(dǎo)正向傳輸(又稱“LIFT”),它使用超短激光脈沖來熔化納米厚度薄膜中的微小金屬。這形成了熔融金屬的微滴,其可以噴射到目標(biāo)位置后并固化。由于這種技術(shù),UT研究人員能夠逐滴構(gòu)建一個帶有銅和金微滴的螺旋微結(jié)構(gòu)。這兩種金屬具有相似的熔點,在這種情況下,銅作為支撐,金可以在其上形成。




激光打印技術(shù):通過依次打印銅和金,將銅蝕刻掉,產(chǎn)生純金的獨立螺旋

金屬液滴的體積只有幾個飛升(一萬億分之一)。制造液滴的方式是使用超短脈沖的綠色激光照射金屬。這種精確的液滴產(chǎn)生使得結(jié)構(gòu)能夠精心構(gòu)造,高度僅為幾十微米,并且具有小于10μm的細(xì)節(jié),具有最小的表面粗糙度(約0.3至0.7微米)。對于研究人員來說,一個關(guān)鍵的問題是兩種金屬是否會在它們的界面混合:這會對蝕刻后產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。研究人員在增材制造中寫道,這些金屬之間沒有混合的跡象。

一旦結(jié)構(gòu)完成,研究人員就在氯化鐵中使用化學(xué)蝕刻來完全去除銅支架。通過這樣做,他們留下了純金的獨立螺旋復(fù)合材料。


螺旋的頂視圖(c)表明它是三維的,具有中心空隙。在(b)中,它仍然在銅盒中



創(chuàng)建完全獨立和懸垂的結(jié)構(gòu)的能力對于打印復(fù)雜的3D設(shè)備至關(guān)重要。將LIFT與化學(xué)蝕刻結(jié)合使用可以顯示出小規(guī)模生成這些類型結(jié)構(gòu)的可能性。

LIFT技術(shù)對于其他金屬和金屬組合也是一種很有前景的技術(shù)。研究人員期望在3D電子電路,微機械設(shè)備和傳感中使用的材料有機會,例如生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。因此,它是一種非常小規(guī)模的強大的新生產(chǎn)技術(shù):邁向3D打印“功能化”的重要一步。

該研究由固體,表面和系統(tǒng)力學(xué)(MS3)和設(shè)計,生產(chǎn)和管理(DPM)部門完成,這兩個部門都是特文特大學(xué)工程技術(shù)系的一部分。研究人員與特溫特大學(xué)的衍生公司DEMCON公司合作。

由Matthias Feinaeugle,Ralph Pohl,Ton Bor,Tom Vaneker和Gert-WillemRömer撰寫的“Printing of Complex Free-standing Microstructures via Laser-induced Forward Transfer (LIFT) of Pure Metal Films”一文發(fā)表在這里。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2214860418305359

編譯自:3der



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