混合3D打印技术,金属与塑料的结合

混合3D打印技术,金属与塑料的结合

2020-10-22 10:12:55 7

到目前为止,金属和塑料添加剂的制造技术一直互不兼容,因为它们的熔点相差很大。此外,目前的3D打印机只使用塑料或金属,传统的用金属涂覆3D塑料结构的方法对环境不利,效果也不好。现在,日本早稻田大学的研究人员开发了一种新颖简单的方法,将金属和塑料制成的3D打印结构归功于定制的热塑性塑料和市售的FuseManufacturing(FFF)打印机。这种新的混合3D打印技术可以将3D打印机的应用范围扩展到未来机器人和物联网应用的3D电子设备。

混合3D打印

根据发表在《添加剂制造》杂志上的一项研究,由早稻田大学现代机械工程系教授ShinjiroUmezu领导的一组科学家创造了一种新技术,可以金属化3D印刷塑料结构的选定区域。3D结构是使用双挤压UltimakerS33D打印机制造的。一个喷嘴挤出标准熔融塑料丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS),另一个喷嘴挤出定制的ABS长丝,其中负载有贵金属催化剂氯化钯(PdCl2)。

通过用一个或另一个喷嘴选择性地印刷该层,团队可以使用传统的纯ABS细丝来制造工件的主要结构,而Pd安装在3D对象的特定区域。然后,将3D印刷结构直接浸入化学镀镍溶液中,并以附着力强的方式在选定的3D印刷塑料表面上涂覆金属。提出的塑料3D打印技术结合化学镀不需要任何蚀刻(据笔者介绍,经常使用铬酸这种全世界严格控制的剧毒化学品)或ABS结构的粗糙化(常规化学镀需要),对塑料结构的附着力强。

此外,据研究人员称,他们的方法实际上是对传统的用金属涂覆3D塑料结构的金属化工艺的显著改进。他们描述了一种更传统的方法,在这种方法中,塑料物体以3D打印,然后浸入含有银白色金属钯的溶液中,钯具有罕见的光泽,附着在物体表面。然后,将工件浸入化学镀浴中,然后使用沉积的钯作为催化剂将溶解的金属离子粘附到物体上。

研究人员表示,虽然技术上合理,但传统方法会产生不均匀的金属涂层,很难粘附到塑料结构上。这可能是因为在常规化学镀中,催化剂或催化剂前体没有预先安装在工件中,并且催化处理是单独进行的。

“尽管3D打印机允许我们用金属和塑料创建3D结构,但我们周围看到的大多数物体都是两者的结合,包括电子设备。因此,我们相信,如果我们能够尝试利用传统的3D打印机来创建由金属和塑料制成的3D对象,我们将能够扩大其应用范围。"早稻田大学微/纳米加工实验室主任梅祖说。"我们的混合3D打印方法开辟了制造3D电子产品的可能性,从而使医疗保健和护理中使用的设备和机器人比我们今天拥有的更好。"

Umezu表示,考虑到其在3D电子产品中的潜在用途,金属塑料混合3D打印在不久的将来可能会变得非常重要,这是即将到来的物联网和人工智能应用的重点。

此外,研究小组的结论是,由于许多金属(包括镍)及其合金可以通过化学镀沉积,因此所提出的3D打印技术可以广泛用于制造具有各种金属特性的3D结构,例如电路、金属催化剂、某些区域的光泽外观和硬度。

混合技术是由新加坡南洋理工大学的研究人员合作研究的。日本电镀制造商吉野电化学工业公司;早稻田大学。总的来说,科学家们认为他们提出的3D打印技术有许多优点,即区域选择性金属化;兼容常规商业FFF3D打印;不会损坏印刷结构(表面蚀刻或粗糙化),环保,即不涉及有毒化学品。研究结果表明,在3D打印的ABS结构上成功实现了区域选择性和环境友好的金属化,并且具有很强的附着力,为混合3D打印技术实现金属和塑料的结合铺平了道路。


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标签: 混合3D打印
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