Múltiplo

Universidade Waseda, Tóquio, Japão

Nos últimos anos, o interesse da investigação na impressão 3D de padrões metálicos em peças plásticas tem crescido exponencialmente, devido ao seu elevado potencial na fabricação de eletrónica de próxima geração. Mas fabricar peças tão complexas através de meios convencionais não é fácil. Agora, pesquisadores do Japão e de Cingapura desenvolveram um novo processo de impressão 3D para a fabricação de estruturas compostas de metal-plástico 3D com formas complexas.

Estruturas tridimensionais compostas de metal-plástico têm ampla aplicabilidade potencial em eletrônica inteligente, micro/nanossensor, dispositivos de internet das coisas (IoT) e até mesmo computação quântica. Dispositivos construídos usando essas estruturas têm um maior grau de liberdade de projeto e podem ter recursos mais complexos, geometria complexa e tamanhos cada vez menores. Mas os métodos atuais para fabricar tais peças são caros e complicados.

Recentemente, um grupo de pesquisadores do Japão e Cingapura desenvolveu um novo processo de impressão 3D com processamento digital de luz multimaterial (MM-DLP-3DP) para fabricar estruturas compostas de metal-plástico com formas arbitrariamente complexas. Explicando a motivação por trás do estudo, os autores principais, Professor Shinjiro Umezu, Sr. Kewei Song da Universidade de Waseda e Professor Hirotaka Sato da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura, disseram: “Robôs e dispositivos IoT estão evoluindo em um ritmo relâmpago. Assim, a tecnologia para fabricá-los também deve evoluir. Embora a tecnologia existente possa fabricar circuitos 3D, o empilhamento de circuitos planos ainda é uma área ativa de pesquisa. Queríamos abordar esta questão para criar dispositivos altamente funcionais para promover o progresso e o desenvolvimento da sociedade humana.”

O processo MM-DLP3DP é um processo de várias etapas que começa com a preparação dos precursores ativos – produtos químicos que podem ser convertidos no produto químico desejado após a impressão 3D, já que o produto químico desejado não pode ser impresso em 3D. Aqui, íons de paládio são adicionados a resinas fotopolimerizáveis ​​para preparar os precursores ativos. Isso é feito para promover o revestimento eletroless (ELP), um processo que descreve a redução autocatalítica de íons metálicos em uma solução aquosa para formar um revestimento metálico. Em seguida, o aparelho MM-DL3DP é utilizado para fabricar microestruturas contendo regiões aninhadas da resina ou do precursor ativo. Finalmente, esses materiais são banhados diretamente e padrões metálicos 3D são adicionados a eles usando ELP.

A equipe de pesquisa fabricou uma variedade de peças com topologias complexas para demonstrar as capacidades de fabricação da técnica proposta. Essas peças tinham estruturas complexas com camadas de nidificação multimateriais, incluindo estruturas microporosas e minúsculas ocas, a menor das quais tinha 40 μm de tamanho. Além disso, os padrões metálicos nessas peças eram muito específicos e podiam ser controlados com precisão.

A equipe também fabricou placas de circuito 3D com topologias metálicas complexas, como um circuito estéreo de LED com níquel e um circuito 3D dupla face com cobre.

“Usando o processo MM-DLP3DP, peças 3D de metal-plástico arbitrariamente complexas com padrões de metal específicos podem ser fabricadas. Além disso, induzir seletivamente a deposição de metal usando precursores ativos pode fornecer revestimentos metálicos de maior qualidade. Juntos, esses fatores podem contribuir para o desenvolvimento de microeletrônica 3D altamente integrada e personalizável”, disseram Umezu, Song e Sato.

O novo processo de fabricação promete ser uma tecnologia inovadora para a fabricação de circuitos, com aplicações em uma ampla variedade de tecnologias, incluindo eletrônica 3D, metamateriais, dispositivos vestíveis flexíveis e eletrodos ocos de metal.

Para obter mais informações, entre em contato com o Umezu Lab em Este endereço de e-mail está protegido contra spambots. Você precisa ter o JavaScript habilitado para visualizá-lo.

Este artigo foi publicado pela primeira vez na edição de junho de 2023 da Tech Briefs Magazine.

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