スイス: エキサイティングな新技術: マルチメタル電気油圧レドックス 3D プリント

出典: Additive Light

スイスの研究者らは、液体溶媒中での金属の溶解と再堆積が、後処理を必要とせずに製造を容易にし、AM プロセスをさらに促進する仕組みについて詳しく説明している。最近発表された「サブマイクロメートル規模の多金属電気油圧酸化還元 3D 印刷」で概説されている彼らの研究結果は、この新しい方法により、複数のチャネルを持つ単一のノズルから多結晶多金属 3D 構造を作成できることを示しています。

著者らは、特に材料関連のスケーリング機能に関して、マイクロスケールでの付加製造が非常に人気があると指摘しています。ユーザーは、特に産業レベルでは、より多くのことを望んでいますが、現実には課題が残っています。「第一に、一般的なマルチノズルアプローチは、3D化学構造の複雑さに広範な実用的な制限を課します。第二に、主にナノ粒子インクとして分配される無機材料の堆積特性は、多くの場合、微細加工の要件に適合しないため、必要な印刷後の処理により、多くの材料の組み合わせが非常に複雑になります」と研究者は述べています。

インクフリーの電気流体力学的酸化還元印刷 (EHD-RP) は、1 つのノズルから材料を直接印刷して組み合わせることで、金属におけるこれらの問題を解消します。著者らは、この新しい方法により、印刷された構造物の 3D 化学構造を比類のないレベルで制御できると述べている。 EHD-RP では、直接的にも間接的にも、さまざまな金属を使用できます。

図 1: 電気流体力学的酸化還元印刷 (EHD-RP)。動作原理：（1）液体溶媒に浸漬された金属電極M0の電気腐食により、印刷ノズル内に溶媒和金属イオンMz+が生成される。（２）イオンを含んだ溶媒液滴の電気力学的噴出。（３）着地すると、Mz+イオンは基質からの電子移動によってゼロ価金属M0に還元される。マルチチャネルノズル内の異なる電極間で酸化電圧を切り替えることで、印刷化学反応を動的に調整できます (概略図は縮尺通りではありません。電極ラインの一般的な寸法は 100 μm × 2 cm です)。 b 典型的なデュアルチャネルノズル。 c 印刷プロセスの光学顕微鏡写真。スケールバー: 10 μm。 d、e 単一のデュアルチャネルノズルからの Cu、Ag、Cu-Ag の印刷。 d アセトニトリル（ACN）に浸したCu電極、Ag電極、または両方の電極にバイアスをかけたときに放出されたイオンの質量スペクトル。 e 印刷された Cu、Ag、Cu-Ag ピラーと、対応するソース電極の化学的性質を反映するエネルギー分散型 X 線 (EDX) スペクトル (背景を差し引いたもの)。 CK ピークと OK ピークは、それぞれ残留溶媒とわずかな酸化に由来している可能性があります。 Cu-Ag 列の Cu および Ag 含有量は、総 Cu+Ag 信号に対して正規化された % 単位で示されます。スケールバー: 500 nm。
著者らは、切り替えプロセス中の横方向の偏差は非常に小さかったものの、2 つの金属の間にわずかなオフセットの証拠があったと述べています。著者らは、これはノズルの非対称性に起因することが多いと指摘しています。形状の複雑さと忠実度は著者らが期待したほど高くなかったが、これは EHD ベースのマイクロプリンティング技術に共通する問題だと著者らは述べている。

図 2: 幾何学的特性と印刷された微細構造。 500 nm の点間間隔を持つ 50×50 銅ピラーアレイ。スケールバー: 5 μm。 b 壁は、壁と壁の間隔が徐々に狭くなるように印刷され、最小間隔は 250nm です。高さ: 左端の画像の場合は 10 レイヤー、その他の画像は 3 レイヤー。スケールバー: 1 μm。 c 印刷された Cu 線幅は 100nm 未満です。 d アスペクト比が約 400 の銅線。e テラスの横方向の移動によって形成されたオーバーハングで、面外成長速度のバランスが取れています。柱の列は、対応する面内移動速度を前方の柱に向かって増加させることによって印刷され、最大速度は 2.1 μm s-1 でした。スケールバー: 1 μm。 f 層ごとに印刷される同心円状の面外正弦波。スケールバー: 2 μm。 g 印刷された Cu ピラーと、対応する断面。高密度多結晶微細構造を示しています。スケールバー: 200 nm
このプロセスにより機械的特性と電気的特性も向上し、センサーやアクチュエーター、光メタマテリアル、小規模ワイヤボンディングの製造への応用が期待されます。この研究では研究者らは 3 種類の金属のみを使用しましたが、追加のチャネルを備えたノズルを使用することでこの数を増やすことができます。

「したがって、EHD-RP は、局所的に調整された特性と合金元素の合理的な使用を備えた化学的に設計された 3D デバイスと材料のボトムアップ製造のための独自の方法を開く可能性があります。これらの材料は、単一材料セル設計を超えて、触媒、活性化学デバイス、小型ロボット、建築材料に使用できます」と研究者は結論付けました。

電気流体力学的酸化還元 3D プリンティングという用語を見ると、すでに実現していると思うかもしれませんが、このプロセスの背後にある考え方は非常に単純ですが、2 つの側面があります。3D プリンティングと積層造形をさらに改良し、いまだに普及している面倒な後処理プロセスを排除することです。研究者たちは、後処理ハードウェアの作成からカラー 3D プリントの排除、歯科用プリンターの自動後処理の提供まで、この問題の解決に取り組んできました。

図3: 単一ノズルを使用した化学構造の付加的制御。 a、b デュアルチャネルノズルから印刷された 2 つの金属間の高速切り替え。銅（Cu）電極と銀（Ag）電極間の陽極電圧を異なる間隔で切り替えたときに放出されるCu +（赤）およびAg +（青）カチオンの全質量分析（MS）イオン電流。放出される 2 つのイオン種間の切り替えは非常に選択的です。 b 図 a と同じスイッチングプロファイルを使用して印刷された SE 顕微鏡写真と EDX 元素軌跡マップを重ね合わせたものです (Cu-L 信号は赤、Ag-L 信号は青)。対応する EDX ラインプロファイルは、銅 (Cu) と銀 (Ag) 間の切り替えが最小パルス幅に分解されていることを示しています。スケールバー: 2 μm。 c、d 単一のノズルを使用して印刷された化学ヘテロ構造の例。 c 列シーケンスには、銅 (Cu) と銀 (Ag) の変調サイクルの数が異なります。スケールバー: 1 μm。 d 銀に「Ag」の文字が埋め込まれた面外銅 (Cu) 壁。連続した層ごとの印刷モードで印刷されています。

スイス: エキサイティングな新技術: マルチメタル電気油圧レドックス 3D プリント

北京工作機械ショー CIMT: 3D Systems が 3D プリントの量産と製造技術を推進

金属3Dプリントが大規模製造モードを開拓、Yuerui 3DとSLMソリューションの戦略的協力調印式

ADDiTEC は、製造精度、効率、汎用性を再定義する 2 つの新しい積層造形プラットフォームを発表しました。

DIYから商用化まで、ドローン製造に使われる3Dプリントを振り返る

新しいバイオメディカル材料は医療分野におけるブラックテクノロジーへの扉を開きます。人工血管の3Dプリントはもはや国際的な問題ではありません。

マイクロナノ 3D プリンティング: ハイデルベルク大学 IMSEAM におけるマイクロ流体技術の進歩を推進する重要な原動力

ストラタシス、無限のデザインの可能性をもたらす2つの新しいポリジェット3Dプリンターを発表

バイオプリンティングの画期的な出来事！数億個の細胞の密度で 50um の解像度を実現！

金属積層造形における形状記憶合金の応用の進歩

Shining 3Dの高精度産業用3Dスキャナー3台が「河南省第3回職業技能競技会」の支援機器に選定されました

推薦する

ファースーンテクノロジーがプロドウェイズとの長期販売契約を終了、契約は通常通り終了

カーボンは、3D プリントの特許紛争に対処するため、カリー・レックスフォードを上級副社長兼法務顧問として採用しました。

SSIとExoneが協力し、複雑な金属3Dプリント部品の大量生産を実現

テキサス大学の研究者は光駆動型3Dプリンティングに革命を起こそうとしている

韓国、3Dプリント顔面インプラント用の新しい生分解性素材を開発

長江大橋のガードレールのレリーフ3Dプリントが「草原の牧馬」を復活させます！

オーベックスは3Dプリントロケットで英国の宇宙開発計画を推進するために2,070万ドルを費やす

創翔三迪が1.2メートルサイズの商用グレード粒子3DプリンターG12を発売、インテリジェント製造の新たな地平を拡大

プロト・ラブズが第1四半期の財務報告を発表：総収益は5億ドルを超え、10.5%増加

ブランチは世界最大の3Dプリント構造物を作ったと主張している

金属3Dプリントの新たなプレーヤー：厦門五星龍テクノロジー

北京メイストンは、移動式および現場での印刷が可能なロボット建築3Dプリンターを開発しました。

米国の金属3Dプリンター輸出規制、中国とロシアは特別扱い

冶金大手の SMS グループが正式に付加製造業界に参入しました。同社はリーダーになれるでしょうか?

チタン合金のレーザー積層造形：プロセス、材料、後処理のレビュー