Tecnologia de impressão 3D de metal de 40 mícrons desenvolvida nos EUA

Os engenheiros da Caltech desenvolveram um método para imprimir metais e ligas em 3D com uma resolução que, em alguns casos, é uma ordem de grandeza menor do que era possível anteriormente. O tamanho mínimo do elemento foi reduzido para 40 mícrons, abrindo caminho para a produção de componentes minúsculos para sistemas mecânicos microeletrônicos (MEMS) que podem ser aplicados a uma ampla gama de dispositivos, de sensores a sistemas de dissipação de calor de chip.

Fonte da imagem: Bob Paz

Tradicionalmente, a impressão 3D de produtos metálicos depende da sinterização camada por camada de pós metálicos com um feixe de laser. Ao mesmo tempo, a alta condutividade térmica dos metais dificulta o aumento da resolução – o aquecimento ocorre rapidamente e, por mais que você foque o laser, mais pó é sinterizado na área de projeção do que o modelo digital fornece. Cientistas da Caltech resolveram esse problema de uma forma interessante – na fase de impressão de um modelo, eles propuseram abandonar os metais e o laser.

O modelo ainda é criado camada por camada em uma impressora 3D, mas não de metal em pó aquecido a laser, mas de um hidrogel de polímero com fixação camada por camada com luz ultravioleta. Após a criação do modelo, ele é colocado em uma solução aquosa de sais metálicos, na qual os íons metálicos penetram no hidrogel. Após a saturação do modelo com sais, o modelo é recozido. A temperatura de recozimento é escolhida abaixo do ponto de fusão do metal, mas ainda é alta o suficiente (700–1100 °C) para queimar completamente o hidrogel.

Após o recozimento, um modelo de metal permanece com uma resolução de elemento ainda menor do que a de uma matriz de hidrogel. E se o método de impressão 3D direta a laser pode criar peças de metal com resolução mínima de 100 mícrons, o uso de uma matriz aumenta a resolução da impressão de modelos de metal em até 40 mícrons. É duas vezes mais fino que um fio de cabelo humano.

Modelo de cobre após o recozimento

A 3D Architech foi formada pela Caltech para licenciar a nova tecnologia de impressão para qualquer pessoa interessada. Biotecnologia, resfriamento de chips, sensores, robótica – todas essas disciplinas e muitas outras precisam produzir em massa produtos de metal em miniatura que não podem ser fabricados da maneira tradicional – fundição, fresagem, forjamento e assim por diante.