納米金屬3D打印比頭發(fā)小100倍的零件，瑞士exaddon電化學沉積技術實現(xiàn)超高分辨率

南極熊了解到，瑞士出現(xiàn)了一家超微細微納級金屬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家而設計，用于在微米級上進行金屬的3D打印微制造（μAM）。

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


△視頻：Exaddon電化學沉積微納級金屬3D打印技術

金屬3D打印微制造技術（μAM）基于電化學沉積，原理是：


將一個名為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。

△電化學沉積微納級金屬3D打印工藝過程

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

通過光學方法測量作用在離子尖端噴嘴上的力，并實時反饋回系統(tǒng)，再進行過程控制。 這樣就可以檢測模型對象的哪些體素已被3D打印出來。

CERES 微納級金屬3D打印機




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

CERES結(jié)合了納米級精確定位、氣壓驅(qū)動的液體分配、電化學沉積和光學力反饋。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，可無縫連接系統(tǒng)的所有部分。至關重要的是，CERES可以在室溫下進行打印，而無需進行后處理。它無需支撐結(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有著巨大的區(qū)別。

為了保證實現(xiàn)高精度的打印，系統(tǒng)配備了兩臺具有計算機輔助對準功能的高分辨率相機，還支持自動離子吸頭裝載以及3D打印結(jié)構(gòu)的拍攝錄像可視化。

設備參數(shù)：

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

應用案例：


微線圈
制造直徑小于300微米的線圈，對于工業(yè)界和科研界來說，是一個復雜而困難的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)方法幾乎無法解決。 得益于電化學沉積3D打印微制造技術，使用標準打印噴嘴可以實現(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)學院和Exaddon公司之間的一項合作項目。


技術應用優(yōu)點：

• 直接印在接觸平面上
• 提供多種設計
• 支持純銅
• 優(yōu)良的導電性
  

更復雜的設計可行：
-平面線圈
-纏繞多個線圈
-股線可以具有不同的直徑

微芯片封裝

微芯片越來越小，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)，可以印刷微小的導電跡線，并可以實現(xiàn)不同區(qū)域之間的橋接。 可以實現(xiàn)其他技術無法實現(xiàn)的直徑和形狀的連接器和接觸柱。

科學與基礎研究
目前已經(jīng)證明，微米和納米聚合物結(jié)構(gòu)的行為與其宏觀對應物的行為不同。 但是，對于金屬物體，它仍然充滿未知，具有很多不確定性和研究機會。


借助CERES系統(tǒng)，可以3D打印復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，并為電化學領域開辟了全新的應用視野。

優(yōu)點：

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

高頻技術


對高速通信和信息訪問的需求導致對帶寬的需求不斷增長。 高帶寬意味著高頻和短波長。 短波長意味著纖細的天線和結(jié)構(gòu)。
使用電化學沉積微納級金屬3D打印技術，您可以進入THz范圍，制造出其他任何技術都無法實現(xiàn)的微小天線。
利用CERES系統(tǒng)進行的微加工工藝可實現(xiàn)太赫茲，保持全球領先位置。

芯片破損缺陷修復


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之一。 但是對微芯片和芯片進行功能和性能測試過程中，可能會出現(xiàn)故障而損壞新品；在大多數(shù)情況下，就對性能不佳或損壞的產(chǎn)品進行分類和報廢。

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

這種技術的應用在哪里呢？