 Новый 3D процесс микропечати позволяет ученым легко изготавливать крошечные, сложные металлические компоненты. Используемая технология была разработана исследователями ETH Zurich несколько лет назад для биологических исследований, и в настоящее время проходит дальнейшее развитие на совершенно другом приложении.
Ученые ETH Zurich разработали новый метод 3D микропечати. Он может быть использован для изготовления даже крошечные, частично выступающие структуры легко и в одну стадию. Однажды данным метод сможет проложить путь для производства сложных компонентов чалов или микроинструментов для хирургии минимального вмешательства, например.
В большинстве существующих процессов 3D микропечати, нависающие конструкции могут быть достигнуто только через обходной путь: в процессе печати, трафарет, изготовленный заранее, используется в качестве заполнителя под выступающей частью, которая должна быть напечатана. Шаблон должен быть удален, как только завершится печать. В новой методике печатающая головка может печатать боком. Это означает, что выступы могут быть напечатаны без шаблонов.
Новая методика является уточненим системы FluidFM, разработанной в ETH Zurich несколько лет назад. В центре этой системы лежит подвижная микропипетка, установленная на плоской пружине, которая может быть установлена исключительно точно. В настоящее время FluidFM используется в основном в биологических исследованиях и медицине - например, для сортировки и анализа клеток и инъекции веществ в отдельных клетках.
Теперь система разработана для работы следующим образом: капля жидкости находится на опорной плите из золота. Кончик микропипетки проникает в каплю и действует как печатающей головки. Раствор сульфата меди медленно и постепенно проходит через пипетку. С использованием электрода, ученые прикладывают напряжение между каплей и подложкой, в результате чего возникает химическая реакция под отверстием пипетки. Сульфат меди, выходящий из пипетки, взаимодействует с образованием твердой меди, которая наносится на опорную плиту в виде маленького 3D пикселя.
Используя компьютер для управления движением микропипеткой, исследователи могут печатать трехмерные объекты пиксель за пикселем и слой за слоем. Пространственное разрешение этого процесса зависит от размера апертуры пипетки, который в свою очередь определяет размер месторождений меди. В настоящее время ученые могут производить отдельные 3D пиксели с диаметрами от 800 нм до более чем пяти микрометров, и могут объединить их, чтобы сформировать большие 3D-объекты. В начальном технико-экономическом обосновании были созданы различные зрелищные микрообъекты. Они состоят из чистой, не пористой и механически стабильной меди, как исследования показали. Особенно впечатляющий объект состоит из трех вложенных микроспиралей, которые исследователи, изготовили на одной стадии и без использования шаблона. Метод может быть использован для печати не только меди, но и других металлов. И FluidFM может даже подходить для 3D-печати с полимерами и композиционными материалами, по их словам.
Преимущество нового способа по сравнению с другими процессами 3D микропечати заключается в том, что силы, действующие на кончике пипетки, могут быть измерены с помощью прогиба пластинчатой пружины, на которой установлена микропипетка. Этот сигнал можно использовать в качестве обратной связи. В отличие от других 3D систем печати, новая систем может определить, какие области объекта уже были напечатаны. Это позволит упростить автоматизацию процесса печати.
|
