苏黎世的研究人员将米开朗基罗的大卫复制成金属微缩模(mó)型,这项成就很好地(dì)显示出苏黎世理工大(dà)学(ETH)开发特殊3D打(dǎ)印方法的潜力。米开(kāi)朗(lǎng)基罗的大卫——几乎每个(gè)孩子都能(néng)认出这座世界著名雕像。不同(tóng)的是,这个(gè)大卫连同底座只有(yǒu)1毫米高,而且,它(tā)是由纯铜(tóng)而非大理石制成的(de)。雕(diāo)像由来(lái)自Exaddon(ETH分离出的公司)的乔治·埃尔科拉诺(Giorgio Ercolano)和ETH教授托马斯·赞贝利(Tomaso Zambeli)领导的团(tuán)队(生(shēng)物传感器(qì)和生物电子(zǐ)实验室)共同使用(yòng)3D打印创建。赞贝利和他的团队几年(nián)前开发(fā)了(le)3D技术。科(kē)学家可以用(yòng)它来制造纳米(mǐ)和微米尺度(dù)的金属结构。
该过(guò)程的(de)核心部件是耦合到悬臂上的微(wēi)吸管,这能够有(yǒu)效控制接触力。有(yǒu)了这个组件(jiàn),研究人员可以高精度地一层层地建(jiàn)造(zào)微小的金(jīn)属(shǔ)结构。Exaddon采用(yòng)了这种微型(xíng)金属印刷方法,并特别在(zài)速度上对其进行(háng)了改进(jìn)。
1打印复(fù)杂的几何图形
此前,研究(jiū)人员(yuán)大多创建(jiàn)的是微小的柱子或线圈。“然而(ér),这个过程有助于(yú)我们打(dǎ)印各种复杂程度的(de)结构或几何图形(xíng)”埃尔科拉(lā)诺(nuò)说。这座雕(diāo)塑是一气呵成的,没有支架或模板,也不需(xū)要任何烧制或回(huí)火(huǒ)。埃尔科拉诺和同事在《Micromachines》杂志上发表了他(tā)们的研究(jiū)成果。此外(wài),大(dà)卫雕塑的数据可以(yǐ)在互联网上免费获得。
不能再小了!这是0.1毫米的大卫雕像
2 更小的尺寸受解决方案限定
埃尔科拉(lā)诺给大卫打(dǎ)印了两种尺寸:一种是1毫(háo)米高的(de)雕塑,另一种是(shì)小(xiǎo)十(shí)倍的雕塑。他说:“小(xiǎo)版只有大版的底座那么高(gāo)。”但(dàn)是,对于如此小的结构,目前的(de)解决方案有一定限定(dìng)。印刷的金属微(wēi)型对象通常从1微米(?m)开(kāi)始,对于更复杂的(de)对象,大(dà)小从(cóng)100?m到1 mm不等。就时间而言,该设备(bèi)需要30个小(xiǎo)时才能(néng)创造出大版的(de)大卫,而小版本只需要(yào)20分钟。理论上,该系(xì)统可以(yǐ)打(dǎ)印最大尺寸(cùn)为5毫米的物体,但它也足(zú)以打印数百(bǎi)甚至数千个微小物体,原则上可行。
赞(zàn)贝利对结果(guǒ)非常(cháng)满意。“很高兴(xìng)我们实验室的一(yī)项技术进入了(le)实际应用,这项3D打印技术能够被采用和改进,这表明它真的(de)很管用。”印刷(shuā)过程是电子行(háng)业最感兴(xìng)趣(qù)的。有了这种(zhǒng)打印技术(shù),制造商可以将(jiāng)计算(suàn)机(jī)芯片(piàn)连接在一(yī)起,或者精确地修(xiū)复微电(diàn)子系统。