Grâce à une technique laser qui éjecte de minuscules gouttelettes de métal, il est désormais possible d'imprimer des structures métalliques en 3D, et pas seulement de simples « tas » de gouttelettes, mais des structures en porte-à-faux complexes, également, comme une hélice mesurant juste des microns, fait d'or pur. En utilisant cette technique, il sera possible d'imprimer de nouveaux micro-composants 3D pour l'électronique ou la photonique. Les scientifiques de l'Université de Twente publient leurs nouveaux résultats dans La fabrication additive journal.

En projetant une impulsion laser ultra-courte sur un film métallique nanométrique, une minuscule goutte de métal fond et est éjectée vers sa cible, se solidifier à nouveau après l'atterrissage. Par cette technique, appelé transfert direct induit par laser (LIFT), les chercheurs de l'UT ont pu construire, goutte à goutte, une structure avec des microgouttelettes de cuivre et d'or. Le cuivre sert de support mécanique à l'or. Dans leur article en La fabrication additive , les chercheurs rapportent avoir imprimé une hélice cuivre-or. Une telle structure pourrait servir à la fois de ressort mécanique ou d'inducteur électrique. Cette hélice est imprimée avec du cuivre autour d'elle - avec l'hélice, une boîte en cuivre est imprimée. De cette façon, les gouttelettes suivantes sont empêchées d'atterrir sur l'enroulement précédent. Après avoir construit l'hélice, goutte à goutte et couche par couche, la boîte de support en cuivre est gravée chimiquement. Ce qui reste est une hélice d'or pur, pas plus de quelques dizaines de microns.

Pas de mélange

Le volume des gouttelettes métalliques est de quelques femtolitres - un femtolitre est de 10 ^-15 litres. Pour donner une impression, une gouttelette de femtolitre a un diamètre d'un peu plus d'un micromètre. Les gouttelettes sont fabriquées en allumant le métal à l'aide d'une impulsion ultracourte de lumière laser verte. De cette façon, la structure de cuivre et d'or est construite. Une question cruciale pour les chercheurs était de savoir si les deux métaux se mélangeraient à leur interface. Ceci aurait des conséquences sur la qualité du produit après gravure. La recherche montre qu'il n'y a pas de mélange. La façon dont une structure est construite, goutte à goutte, entraîne une rugosité de surface, qui n'est que d'environ 0,3 à 0,7 microns.

La technique LIFT est prometteuse pour d'autres métaux et combinaisons de métaux, également. Les chercheurs s'attendent à des opportunités pour les matériaux utilisés dans les circuits électroniques 3-D, appareils de micromécanique, capteurs et applications biomédicales. C'est donc une nouvelle technique de production puissante à très petite échelle, et une étape importante vers la fonctionnalisation de l'impression 3D.

L'article "Printing of Complex Free-standing Microstructures via Laser-Induit Forward Transfer (LIFT) of Pure Metal Films" sera publié dans l'édition imprimée de décembre de La fabrication additive et est disponible dès maintenant.