近年來，微米尺度金屬增材制造技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并廣泛應(yīng)用于光學(xué)、微機(jī)器人、微電子學(xué)等領(lǐng)域。目前，微米尺度3D金屬結(jié)構(gòu)可以采用聚焦電子/離子束誘導(dǎo)沉積、激光感應(yīng)光致還原等3D打印技術(shù)直接制備而成，或者采用雙光子聚合3D打印技術(shù)結(jié)合電鍍技術(shù)多步制備而成。其中，基于金屬離子局部電化學(xué)還原反應(yīng)的電化學(xué)沉積技術(shù)被認(rèn)為具有極大的優(yōu)勢：該技術(shù)無需進(jìn)行任何后處理，而且可制備致密性好、導(dǎo)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(shù)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(xué)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(jié)果發(fā)現(xiàn)，在打印過程中保持噴嘴直徑不變，針對施加壓力的實時調(diào)整可以實現(xiàn)體素面積兩個數(shù)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(shù)通過精確調(diào)整體素尺寸不僅可以實現(xiàn)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(shù)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(xué)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(jié)構(gòu)的兩種不同視圖

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https://doi.org/10.1002/adem.201900961

關(guān)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(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售，專注于高精密3D打印領(lǐng)域。摩方精密采用面投影微立體光刻（PμSL: Projection Micro Stereolithography）技術(shù)，該技術(shù)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(lǐng)域的領(lǐng).軍企業(yè)，已和眾多全.球知.名企業(yè)開展業(yè)務(wù)合作，包括GE醫(yī)療、美國強(qiáng)生、日本電裝、安費(fèi)諾、泰科電子等，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在連接器、精密醫(yī)療器械、消費(fèi)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(jìn)行微納金屬3D打印設(shè)備提供服務(wù)和推廣。基于電化學(xué)沉積技術(shù)的金屬微增材制造技術(shù)，Exaddon創(chuàng)新地設(shè)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(fù)雜的微金屬結(jié)構(gòu)，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(jìn)行后處理。
Exaddon CERES 微納金屬3D打印系統(tǒng)