Pesquisadores da Waseda University of Japan e da Nanyang Technological University of Singapore publicaram recentemente um artigo descrevendo o que eles chamam de impressão 3D de processamento de luz digital multimaterial (MM-DLP3DP) – um processo que pode fabricar estruturas compostas de metal e plástico com formas arbitrariamente complexas. Shinjiro Umezu e Kewei Song, de Waseda, juntamente com Hirotaka Sato, de Nanyang, publicaram o estudo na ACS Applied Materials & Interfaces.
Os pesquisadores observaram que a tecnologia existente pode fabricar circuitos 3D, mas o empilhamento de circuitos planos ainda é uma área ativa de pesquisa. As tecnologias atuais para fabricar tais estruturas tendem a ser caras, com alto grau de complexidade, longos ciclos de produção e baixa flexibilidade de projeto. O processo MM-DLP3DP de várias etapas começa com a preparação dos precursores ativos, que podem ser convertidos no produto químico desejado após a impressão 3D, uma vez que esses produtos químicos não podem ser impressos.
Para conseguir isso, os íons de paládio são adicionados às resinas fotopolimerizáveis para preparar os precursores ativos. Isso permite o revestimento sem eletrodos (ELP), em que uma redução autocatalítica de íons metálicos em uma solução aquosa forma um revestimento metálico. Em seguida, o aparelho MM-DL3DP é usado para fabricar microestruturas contendo regiões aninhadas de resina ou o precursor ativo. Na etapa final, esses materiais são banhados diretamente e padrões de metal 3D são adicionados a eles usando ELP.
Essas estruturas compostas de metal-plástico 3D têm aplicabilidade potencial generalizada em eletrônicos inteligentes, micro/nanosensing, dispositivos de internet das coisas (IoT) e até mesmo computação quântica, de acordo com os pesquisadores. A impressão 3D dessas estruturas dá aos dispositivos que são colocados em um maior grau de liberdade de design, com a possibilidade de recursos e geometria mais complexos, bem como tamanhos cada vez menores. Eles não foram amplamente adotados, no entanto, porque os métodos atuais para fabricar tais peças são caros e complicados.
Para demonstrar as capacidades de fabricação do processo MM-DLP3DP, a equipe de pesquisa criou peças com estruturas complexas, incluindo camadas de aninhamento multimateriais e estruturas ocas microporosas e minúsculas – a menor das quais tinha 40 μm de tamanho. Os padrões de metal 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 de dupla face com cobre.
Além de criar padrões de metal altamente específicos, o documento observa que o processo resulta em revestimentos de metal de maior qualidade, os quais podem contribuir para microeletrônica 3D altamente integrada e personalizável.
Os pesquisadores acreditam que esse avanço representa uma tecnologia inovadora para a fabricação de circuitos, com potencial de aplicação em eletrônica 3D, metamateriais, dispositivos vestíveis flexíveis e eletrodos ocos de metal.
Fonte: Plastics Technology | 3D Printing Method Fabricates Complex Metal Plastic Composite Structures