복잡한 금속-플라스틱 복합 구조를 제작하는 새로운 3D 프린팅 방법

[아름이]

복잡한 금속-플라스틱 복합 구조를 제작하는 새로운 3D 프린팅 방법
날짜:
2022년 11월 30일
원천:
와세다대학
요약:
최근 몇 년 동안 플라스틱 부품의 금속 패턴 3D 인쇄에 대한 연구 관심은 차세대 전자 제품 제조의 높은 잠재력으로 인해 기하급수적으로 증가했습니다. 그러나 기존의 방법으로 이러한 복잡한 부품을 제작하는 것은 쉽지 않습니다. 이제 연구원들은 복잡한 모양의 3D 금속-플라스틱 복합 구조 제작을 위한 새로운 3D 프린팅 프로세스를 개발했습니다.

3차원(3D) 금속-플라스틱 복합 구조는 스마트 전자 장치, 마이크로/나노 감지, 사물 인터넷(IoT) 장치, 심지어 양자 컴퓨팅에 광범위하게 적용될 수 있습니다. 이러한 구조를 사용하여 구성된 장치는 설계 자유도가 더 높으며 더 복잡한 기능, 복잡한 형상 및 점점 더 작은 크기를 가질 수 있습니다. 그러나 이러한 부품을 제조하는 현재 방법은 비용이 많이 들고 복잡합니다.

최근 일본과 싱가포르의 연구원 그룹은 임의로 복잡한 모양을 가진 금속-플라스틱 복합 구조를 제조하기 위해 새로운 다중 재료 디지털 광 처리 3D 프린팅(MM-DLP3DP) 프로세스를 개발했습니다. 이 연구의 동기를 설명하면서 주저자인 Shinjiro Umezu 교수, Kewei Song 와세다 대학교 교수, Hirotaka Sato 교수(Nanyang Technological University)는 "로봇과 IoT 장치는 번개처럼 빠른 속도로 진화하고 있습니다. 기존 기술로도 3차원 회로를 제작할 수 있지만, 평면 회로를 적층하는 것은 여전히 ​​활발한 연구 분야입니다. 우리는 이 문제를 해결하여 인류 사회의 진보와 발전을 촉진하는 고기능 소자를 만들고 싶었습니다."

MM-DLP3DP 프로세스는 활성 전구체(3D 프린팅 후 원하는 화학 물질로 변환될 수 있는 화학 물질)의 준비로 시작하는 다단계 프로세스입니다. 원하는 화학 물질은 자체적으로 3D 프린팅할 수 없기 때문입니다. 여기에서 광중합 수지에 팔라듐 이온을 첨가하여 활성 전구체를 준비합니다. 이것은 금속 코팅을 형성하기 위해 수용액에서 금속 이온의 자동 촉매 환원을 설명하는 공정인 무전해 도금(ELP)을 촉진하기 위해 수행됩니다. 다음으로, MM-DL3DP 장치는 수지 또는 활성 전구체의 중첩 영역을 포함하는 미세 구조를 제조하는 데 사용됩니다. 최종적으로 이들 소재를 직접 도금하고 ELP를 이용하여 3차원 금속 패턴을 추가한다.

연구팀은 제안된 기술의 제조 능력을 입증하기 위해 복잡한 토폴로지를 가진 다양한 부품을 제조했다. 이 부품은 미세 다공성 및 작은 중공 구조를 포함하여 다중 재료 중첩 층이 있는 복잡한 구조를 가지고 있으며 그 중 가장 작은 크기는 40μm입니다. 게다가 이 부품의 금속 패턴은 매우 구체적이었고 정밀하게 제어할 수 있었습니다. 팀은 또한 니켈이 있는 LED 스테레오 회로와 구리가 있는 양면 3D 회로와 같은 복잡한 금속 토폴로지로 3D 회로 기판을 제조했습니다.

"MM-DLP3DP 공정을 사용하면 특정 금속 패턴을 가진 임의의 복잡한 금속 플라스틱 3D 부품을 제작할 수 있습니다. 또한 활성 전구체를 사용하여 금속 증착을 선택적으로 유도하면 더 높은 품질의 금속 코팅을 제공할 수 있습니다. 이러한 요소가 함께 고도의 개발에 기여할 수 있습니다. 통합 및 맞춤형 3D 마이크로일렉트로닉스," Umezu, Song 및 Sato 상태.

새로운 제조 공정은 3D 전자, 메타물질, 플렉서블 웨어러블 장치, 금속 속이 빈 전극을 포함한 다양한 기술에 응용하여 회로 제조를 위한 획기적인 기술이 될 것입니다.

출처 : https://www.sciencedaily.com/