荷蘭特溫特大學(xué)開發(fā)出一種新的金屬3D打印技術(shù)

荷蘭特溫特大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種新的金屬3D打印技術(shù)，這種技術(shù)可以讓激光設(shè)備在幾微米的尺度上，以逐滴方式打印金屬結(jié)構(gòu)，包括純金。按照慣例，金屬結(jié)構(gòu)可以通過(guò)光刻、鑄造、選擇性激光燒結(jié)或熔煉等方法來(lái)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(duì)于電子設(shè)備而言將是有趣的。

荷蘭特溫特大學(xué)使用激光技術(shù)3D打印純金“微寶石”

研究人員的新技術(shù)被稱為激光誘導(dǎo)正向傳輸（名“LIFT”），利用超短的激光脈沖熔化納米厚膜上的微小金屬碎片。這就形成了熔融金屬的微滴，這些微滴可以噴射到它們的目標(biāo)上，在著陸時(shí)凝固。由于這項(xiàng)技術(shù)，UT的研究人員能夠一點(diǎn)一滴地用銅和金的微滴構(gòu)建出螺旋狀的微結(jié)構(gòu)。這兩種金屬有相似的熔點(diǎn)，在這種情況下，銅充當(dāng)一個(gè)機(jī)械支撐“盒子”，黃金可以在上面形成。

金屬液滴的體積只有幾飛升（一萬(wàn)億分之一升）。液滴的制造方法是用超短的綠色激光脈沖點(diǎn)燃金屬。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(duì)于研究人員來(lái)說(shuō)，一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題是兩種金屬是否會(huì)在它們的界面混合：這會(huì)對(duì)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，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)這種金屬混合的跡象。

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(lái)完全去除銅支架。通過(guò)這樣做，他們留下了純金的獨(dú)立螺旋復(fù)合材料。

創(chuàng)建完全獨(dú)立和懸垂結(jié)構(gòu)的能力對(duì)于打印復(fù)雜的3D設(shè)備是至關(guān)重要的。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)是一種很有前景的技術(shù)，用于其他金屬和金屬組合。研究人員預(yù)計(jì)，3D電子電路、微機(jī)械設(shè)備以及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的傳感等材料將有機(jī)會(huì)得到應(yīng)用。因此，這是一種非常小規(guī)模的強(qiáng)大的新生產(chǎn)技術(shù)：3D打印“功能化”的重要一步。

這項(xiàng)研究由特溫特大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院的固體、表面和系統(tǒng)力學(xué)系（MS3）和設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和管理系（DPM）共同完成。研究人員與特溫特大學(xué)（University of Twente）的分拆公司DEMCON corporation合作。

由Matthias Feinaeugle、Ralph Pohl、Ton Bor、Tom Vaneker和Gert-willem Romer等人撰寫的論文“通過(guò)純金屬薄膜的激光誘導(dǎo)正向轉(zhuǎn)移（LIFT）來(lái)打印復(fù)雜的獨(dú)立微結(jié)構(gòu)”已發(fā)表。