Onderzoekers in Zürich hebben de David van Michelangelo als miniatuur in metaal gereproduceerd. Hun prestatie benadrukt het potentieel van een speciale 3D-printmethode die is ontwikkeld bij ETH.

Daar is hij, staande op zijn voetstuk:David van Michelangelo. Een wereldberoemd beeld dat bijna elk kind kan herkennen. Maar deze David is slechts 1 millimeter groot, voetstuk inbegrepen, en is niet gemaakt van marmer zoals het origineel van 5,17 meter, maar van puur koper.

Het is gemaakt met behulp van 3D-printen door Giorgio Ercolano uit Exaddon, een uitloper van ETH-spin-off Cytosurge, samen met het team onder leiding van ETH-professor Tomaso Zambelli van het laboratorium voor biosensoren en bio-elektronica. Zambelli en zijn team ontwikkelden de 3D-techniek een paar jaar geleden. Wetenschappers kunnen het gebruiken om metalen structuren te maken op nanometer- en micrometerschaal.

De kerncomponent van het proces is een micropipet gekoppeld aan een cantilever; dit maakt het mogelijk om de kracht te volgen waarmee de punt van de pipet het substraat raakt. Met deze montage de onderzoekers kunnen opgeloste metalen elektrochemisch met hoge precisie op een elektrisch geleidend substraat deponeren. Dankzij de optische krachtmeting die het proces automatiseert, ze kunnen laag voor laag minuscule metalen constructies bouwen. Exaddon heeft deze micrometaal-afdrukmethode overgenomen en verbeterd, vooral wat betreft de snelheid.

Ingewikkelde geometrieën afdrukbaar maken

Ercolano heeft deze micro-David nu geprint om het potentieel van de technologie te benadrukken. Daarvoor, de onderzoekers hadden meestal kleine kolommen of spoelen gemaakt. "Echter, het proces stelt ons in staat om structuren of geometrieën van alle niveaus van complexiteit af te drukken, zegt Ercolano. Het beeld is in één keer gedrukt, zonder steunen of sjablonen, en vereist geen afvuren of temperen. Ercolano en zijn collega's hebben hun resultaten zojuist gepubliceerd in het tijdschrift Micromachines.

De gegevens voor de David-sculptuur zijn vrij beschikbaar op internet. "Ik had zelfs de kamer kunnen afdrukken waarin het standbeeld staat - de gegevens bevatten dat ook!" zegt Ercolano lachend. Maar hij koos ervoor om de dataset aan te passen zodat hij David kon reproduceren zonder de tentoonstellingsruimte.

Lagere groottelimiet ingesteld door resolutie

Ercolano drukte David in twee formaten:eerst als sculptuur van slechts 1 millimeter hoog, en dan een tien keer kleiner. "De kleinere figuur is slechts zo hoog als het voetstuk van de grotere, "zegt hij. Maar met zulke kleine, het bereiken van de vereiste resolutie wordt problematisch. Geprinte metalen micro-objecten beginnen meestal bij 1 micrometer (µm), en voor meer complexe en gedetailleerde objecten, maten variëren van 100 µm tot 1 mm. Qua tijd, te, het 1 mm-model is een wereld verwijderd van het model dat tien keer kleiner is:het apparaat had 30 uur nodig om de "grote" David te maken, maar slechts 20 minuten voor de kleinere versie.

theoretisch, het systeem kan objecten tot 5 mm groot printen, maar de printercartridge bevat slechts een microliter "inkt" - net genoeg om de grotere David te maken. Maar het is ook genoeg "inkt" om honderden of zelfs duizenden kleine objecten af ​​te drukken, die de echte kracht van het proces vertegenwoordigt. Het principe werkt

Zambelli is erg blij met het resultaat. "We zijn verheugd dat een technologie uit ons onderzoekslaboratorium zijn weg heeft gevonden naar praktische toepassing, " zegt de ETH-professor, vervolgt:"Een onafhankelijke groep was in staat om onze 3D-printtechnologie over te nemen en zelfs te verbeteren, wat aantoont dat het echt werkt."

Het drukproces is in de eerste plaats van belang voor de elektronica-industrie. Met deze methode, fabrikanten zouden computerchips aan elkaar kunnen koppelen of micro-elektronicasystemen nauwkeurig kunnen repareren. Hoewel andere metalen kunnen worden bedrukt, zoals platina, goud, nikkel of zilver, koper is het meest gevraagd. "Negen van de tien vragen gaan over koper, ' zegt Ercolano.