Tack vare en laserteknik som matar ut extremt små droppar av metall, det är nu möjligt att skriva ut 3-D metallstrukturer-inte bara enkla "högar" av droppar, men komplexa överhängande strukturer, också, som en spiral som mäter bara mikron i storlek, tillverkad av rent guld. Med denna teknik, det kommer att vara möjligt att skriva ut nya 3D-mikrokomponenter för elektronik eller fotonik. University of Twente forskare publicerar sina nya resultat i Additiv tillverkning tidning.

Genom att lysa en ultrakort laserpuls på en nanometer-tunn metallfilm, en liten metaldroppe smälter och kastas ut till sitt mål, stelnar igen efter landning. Via denna teknik, kallad laserinducerad forward transfer (LIFT), UT -forskarna kunde bygga, droppe för droppe, en struktur med mikrodroppar av koppar och guld. Kopparen fungerar som ett mekaniskt stöd för guldet. I deras papper i Additiv tillverkning , forskarna rapporterar att de trycker en koppar-guldspiral. En sådan struktur kan fungera som en mekanisk fjäder eller en elektrisk induktor samtidigt. Denna spiral är tryckt med koppar runt den - tillsammans med spiralen, en kopparlåda trycks. På det här sättet, efterföljande droppar förhindras att landa på den tidigare lindningen. Efter att ha byggt spiralen, droppvis och lager för lager, kopparstödlådan etsas bort kemiskt. Det som återstår är en helix av rent guld, inte mer än några tiotals mikron i storlek.

Ingen blandning

Metalldropparnas volym är några femtoliter - en femtoliter är 10 ^-15 liter. För att ge intryck, en femtoliterdroppe har en diameter på lite mer än en mikrometer. Dropparna görs genom att tända metallen med en ultrakort puls av grönt laserljus. På det här sättet, koppar- och guldstrukturen är byggd. En avgörande fråga för forskarna var om de två metallerna skulle blanda sig vid sitt gränssnitt. Detta skulle få konsekvenser för produktens kvalitet efter etsning. Forskning visar att det inte finns någon blandning. Hur en struktur byggs, droppe för droppe, resulterar i en ytjämnhet, vilket bara är cirka 0,3 till 0,7 mikron.

LIFT -tekniken är lovande för andra metaller och kombinationer av metaller, också. Forskarna förväntar sig möjligheter för material som används i 3D-elektroniska kretsar, mikromekaniska enheter, sensorer och biomedicinska tillämpningar. Det är därför en kraftfull ny produktionsteknik i mycket liten skala, och ett viktigt steg mot funktionalisering av 3D-utskrift.

Papperet "Utskrift av komplexa fristående mikrostrukturer via laserinducerad framåtöverföring (LIFT) av renmetallfilmer" kommer att publiceras i decemberutgåvan av Additiv tillverkning och är tillgänglig nu.