Multiplo

Università Waseda, Tokyo, Giappone

Negli ultimi anni, l’interesse della ricerca per la stampa 3D di modelli metallici su parti in plastica è cresciuto in modo esponenziale, grazie al suo elevato potenziale nella produzione di componenti elettronici di prossima generazione. Ma fabbricare parti così complesse con mezzi convenzionali non è facile. Ora, ricercatori provenienti da Giappone e Singapore hanno sviluppato un nuovo processo di stampa 3D per la fabbricazione di strutture composite metallo-plastica 3D con forme complesse.

Le strutture composite tridimensionali metallo-plastica hanno un ampio potenziale di applicabilità nell'elettronica intelligente, nel micro/nanosensing, nei dispositivi Internet delle cose (IoT) e persino nell'informatica quantistica. I dispositivi costruiti utilizzando queste strutture hanno un grado più elevato di libertà di progettazione e possono avere caratteristiche più complesse, geometria complessa e dimensioni sempre più piccole. Ma i metodi attuali per fabbricare tali parti sono costosi e complicati.

Recentemente, un gruppo di ricercatori provenienti dal Giappone e da Singapore ha sviluppato un nuovo processo di stampa 3D multimateriale con elaborazione della luce digitale (MM-DLP-3DP) per fabbricare strutture composite metallo-plastica con forme arbitrariamente complesse. Spiegando la motivazione alla base dello studio, gli autori principali, il professor Shinjiro Umezu, il signor Kewei Song dell’Università di Waseda e il professor Hirotaka Sato della Nanyang Technological University di Singapore, hanno affermato: “I robot e i dispositivi IoT si stanno evolvendo a un ritmo fulmineo. Pertanto, anche la tecnologia per produrli deve evolversi. Sebbene la tecnologia esistente possa produrre circuiti 3D, l’impilamento di circuiti piatti è ancora un’area di ricerca attiva. Abbiamo voluto affrontare questo tema per creare dispositivi altamente funzionali per favorire il progresso e lo sviluppo della società umana.”

Il processo MM-DLP3DP è un processo a più fasi che inizia con la preparazione dei precursori attivi, ovvero sostanze chimiche che possono essere convertite nella sostanza chimica desiderata dopo la stampa 3D, poiché la sostanza chimica desiderata non può essere stampata in 3D da sola. Qui, gli ioni palladio vengono aggiunti alle resine fotopolimerizzabili per preparare i precursori attivi. Questo viene fatto per promuovere la placcatura chimica (ELP), un processo che descrive la riduzione autocatalitica degli ioni metallici in una soluzione acquosa per formare un rivestimento metallico. Successivamente, l'apparato MM-DL3DP viene utilizzato per fabbricare microstrutture contenenti regioni annidate della resina o del precursore attivo. Infine, questi materiali vengono placcati direttamente e vengono aggiunti modelli metallici 3D utilizzando ELP.

Il gruppo di ricerca ha prodotto una varietà di parti con topologie complesse per dimostrare le capacità di produzione della tecnica proposta. Queste parti avevano strutture complesse con strati nidificati multimateriali, comprese strutture microporose e minuscole cave, la più piccola delle quali aveva una dimensione di 40 μm. Inoltre, i modelli metallici su queste parti erano molto specifici e potevano essere controllati con precisione.

Il team ha anche prodotto circuiti stampati 3D con topologie metalliche complesse, come un circuito stereo LED con nichel e un circuito 3D a doppia faccia con rame.

“Utilizzando il processo MM-DLP3DP, è possibile fabbricare parti 3D metallo-plastica arbitrariamente complesse con modelli metallici specifici. Inoltre, l'induzione selettiva della deposizione di metallo mediante precursori attivi può fornire rivestimenti metallici di qualità superiore. Insieme, questi fattori possono contribuire allo sviluppo di una microelettronica 3D altamente integrata e personalizzabile”, hanno affermato Umezu, Song e Sato.

Il nuovo processo di produzione promette di essere una tecnologia rivoluzionaria per la produzione di circuiti, con applicazioni in una vasta gamma di tecnologie, tra cui l’elettronica 3D, i metamateriali, i dispositivi indossabili flessibili e gli elettrodi cavi metallici.

Per ulteriori informazioni contattare Umezu Lab all'indirizzo Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo..

Questo articolo è apparso per la prima volta nel numero di giugno 2023 di Tech Briefs Magazine.

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