研究人員開發出用于塑料金屬復合材料的多材料DLP方法

魔猴君  行業資訊   658天前

2022年12月29日，日本早稻田大學和南洋理工大學（NTU）的研究人員開發了一種制造這些結構的工藝，被稱為多材料DLP增材制造或MM-DLP3DP。該研究以題為“New Metal–Plastic Hybrid Additive Manufacturing for Precise Fabrication of Arbitrary Metal Patterns on External and Even Internal Surfaces of 3D Plastic Structures”的論文被發表在《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊上。

相關論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsami.2c10617 

研究人員進行了一個多步驟的過程。首先，他們準備了活性前驅體：即能夠被轉化為不同化學物質的化學品。他們在50毫升去離子水中使用NH4Cl，向其中加入270毫克的PdCl2。完全準備好后，他們將其與其中一種光固化樹脂混合。鈀離子允許溶液中的金屬顆粒在化學鍍（ELP）中沉積：這基本上意味著金屬離子沉淀在一個預先存在的表面上，形成金屬圖案。簡而言之，這第一步包括為ELP工藝創造改性樹脂。

△用多材料DLP 3D打印技術制作的電鍍零件的例子。(圖片來源：早稻田大學)

接下來，MM-DLP3DP工藝被用來制作樹脂或活性前驅體一起的嵌套區域的微結構。最后，他們利用ELP對材料進行電鍍，并添加3D金屬圖案。為了證明這項技術的實用性，他們制造了一個具有雙面結構的3D電路，該電路由一個通孔連接，還制造了一系列可與被測產品集成的傳感器（一般的例子是制造了一個集成溫度檢測器的溫度計）。正如他們所展示的，與多噴嘴打印相比，MM-DLP4DP具有更高的分辨率，因此可以構建具有特殊功能的微結構表面。

新開發的多材料數字光處理 3D 打印機用于制造包含由標準樹脂或活性前體制成的相互嵌套區域的部件。對此類零件進行選擇性 3D ELP 加工，可提供具有復雜中空結構的各種金屬塑料復合零件，具有特定的拓撲關系，分辨率為 40 μm。使用這種技術，傳統方法無法制造的 3D 設備成為可能，并且可以在塑料部件內部制作金屬圖案，作為電子產品進一步小型化的一種手段。所提出的方法還可以生成表現出改性金屬對基材的附著力的金屬涂層。

研究人員希望這種方法可以應用于電子領域，包括傳感器和機器人以及可穿戴設備，因為集成制造可以減少錯誤的風險。主要作者早稻田大學的Shinjiro Umezu和Kewei Song教授以及新加坡NTU的Hirotaka Sato教授這樣說。"機器人和物聯網設備正在以閃電般的速度發展。因此，制造它們的技術也必須隨之發展。"

在增材制造領域，復合材料是相當普遍的，是在制造產品之前改善材料特性的一種方式。常見的例子包括碳纖維和凱夫拉爾。然而，樹脂-金屬復合材料的開發是相當新穎的。今年7月，南佛羅里達大學（USF）電子工程系的研究人員開發了一種在織物上打印銅的方法，以制作可穿戴的織物。這些項目的潛力是顯而易見的，大規模實現只是一個時間問題。

△在織物上打印銅

來源：南極熊