Dankzij een lasertechniek die ultrakleine druppeltjes metaal uitwerpt, het is nu mogelijk om 3D-metaalstructuren te printen - niet alleen simpele 'stapels' druppels, maar complexe overhangende structuren, ook, als een helix van slechts micron groot, gemaakt van puur goud. Met behulp van deze techniek, het wordt mogelijk om nieuwe 3D-microcomponenten voor elektronica of fotonica te printen. Wetenschappers van Universiteit Twente publiceren hun nieuwe resultaten in Additieve productie logboek.

Door een ultrakorte laserpuls op een nanometer dunne metaalfilm te laten schijnen, een kleine metalen druppel smelt en wordt uitgeworpen naar zijn doel, weer stollen na de landing. Via deze techniek, laser-geïnduceerde voorwaartse overdracht (LIFT) genoemd, konden de UT-onderzoekers bouwen, druppel voor druppel, een structuur met koperen en gouden microdruppeltjes. Het koper fungeert als een mechanische ondersteuning voor het goud. In hun krant in Additieve productie , de onderzoekers rapporteren het afdrukken van een koper-gouden helix. Een dergelijke structuur zou tegelijkertijd als een mechanische veer of een elektrische inductor kunnen werken. Deze helix is ​​bedrukt met koper eromheen - samen met de helix, een koperen doos is bedrukt. Op deze manier, latere druppeltjes kunnen niet op de vorige wikkeling terechtkomen. Na het bouwen van de helix, druppel voor druppel en laag voor laag, de koperen steundoos is chemisch weggeëtst. Wat overblijft is een spiraal van puur goud, niet meer dan enkele tientallen micron groot.

Geen vermenging

Het volume van de metalen druppeltjes is een paar femtoliters - een femtoliter is 10 ^-15 liter. Om een ​​indruk te geven, een femtoliterdruppel heeft een diameter van iets meer dan een micrometer. De druppeltjes worden gemaakt door het metaal te belichten met een ultrakorte puls van groen laserlicht. Op deze manier, de koperen en gouden structuur is gebouwd. Een cruciale vraag voor de onderzoekers was of de twee metalen zich op hun grensvlak zouden mengen. Dit zou gevolgen hebben voor de kwaliteit van het product na het etsen. Uit onderzoek blijkt dat er geen sprake is van vermenging. De manier waarop een constructie is opgebouwd, druppel voor druppel, resulteert in een oppervlakteruwheid, wat slechts ongeveer 0,3 tot 0,7 micron is.

De LIFT-techniek is veelbelovend voor andere metalen en combinaties van metalen, ook. De onderzoekers verwachten kansen voor materialen die worden gebruikt in 3D elektronische schakelingen, micromechanische apparaten, sensoren en biomedische toepassingen. Het is dus een krachtige nieuwe productietechniek op zeer kleine schaal, en een belangrijke stap in de richting van functionalisering van 3D-printen.

Het artikel "Printing of Complex Free-standing Microstructures via Laser-Induced Forward Transfer (LIFT) of Pure Metal Films" zal worden gepubliceerd in de decembereditie van Additieve productie en is nu beschikbaar.