近年來，微米尺度金屬增材制造技術得到了快速的發(fā)展，并廣泛應用于光學、微機器人、微電子學等領域。目前，微米尺度3D金屬結構可以采用聚焦電子/離子束誘導沉積、激光感應光致還原等3D打印技術直接制備而成，或者采用雙光子聚合3D打印技術結合電鍍技術多步制備而成。其中，基于金屬離子局部電化學還原反應的電化學沉積技術被認為具有極大的優(yōu)勢：該技術無需進行任何后處理，而且可制備致密性好、導電、無污染的金屬樣件。然而，如何在保持打印分辨率的情況下提高打印速率是該技術面臨的一個難題。
本研究論文是基于中空原子力顯微鏡(AFM)懸臂梁的金屬電化學沉積3D打印系統(tǒng)，在保持電場電勢和體素高度不變的情況下，研究了施加壓力和噴嘴直徑對體素水平尺寸的影響。研究結果發(fā)現，在打印過程中保持噴嘴直徑不變，針對施加壓力的實時調整可以實現體素面積兩個數量級的跨越，并且通過改變施加壓力，使用孔徑為500nm的噴嘴成功制備了四根線徑不同的銅線圈。基于以上研究，該技術通過精確調整體素尺寸不僅可以實現同一打印樣件從亞微米級到亞毫米級的跨尺度制作，而且還可以顯著提高打印速率。該技術使用銅作為金屬打印材料，但同樣適用于其他電鍍金屬。
圖1. 基于中空AFM懸臂梁金屬電化學沉積3D打印系統(tǒng)示意圖及打印過程示意圖
圖2. 使用孔徑為500nm的噴嘴打印的四根線徑不同的銅線圈的SEM圖，其中，a圖和b圖是同一結構的兩種不同視圖
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https://doi.org/10.1002/adem.201900961
關于摩方精密
重慶摩方精密科技有限公司(BMF，Boston Micro Fabrication)從事微納3D打印設備的研發(fā)、生產及銷售，專注于高精密3D打印領域。摩方精密采用面投影微立體光刻（PμSL: Projection Micro Stereolithography）技術，該技術具有成型效率高、加工成本低等突出優(yōu)勢。作為高精密增材制造領域的領.軍企業(yè)，已和眾多全.球知.名企業(yè)開展業(yè)務合作，包括GE醫(yī)療、美國強生、日本電裝、安費諾、泰科電子等，產品廣泛應用在連接器、精密醫(yī)療器械、消費電子、精密加工等行業(yè)。
摩方精密也與瑞士Exaddon AG公司合作，在中國區(qū)進行微納金屬3D打印設備提供服務和推廣。基于電化學沉積技術的金屬微增材制造技術，Exaddon創(chuàng)新地設計了微納金屬打印系統(tǒng)CERES。CERES可以在室溫下以亞微米級分辨率打印復雜的微金屬結構，尺寸從1 μm到最大1000 μm(人類的頭發(fā)一般為80～90μm)，并且無需進行后處理。
Exaddon CERES 微納金屬3D打印系統(tǒng)
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