Pesquisadores da Universidade de Waseda, no Japão, e da Universidade Tecnológica de Nanyang (NTU), em Cingapura, desenvolveram um novo processo de Manufatura Aditiva para a produção de estruturas compostas de metal-plástico com formas complexas. Os detalhes do processamento de luz digital multimaterial AM, referido na pesquisa como MM-DLP3DP, foram publicados na ACS Applied Materials & Interfaces .
Estruturas compostas de metal-plástico têm ampla aplicabilidade potencial em eletrônicos inteligentes, micro/nanosensing, dispositivos de Internet das Coisas e computação quântica. Os dispositivos construídos com essas estruturas têm um maior grau de liberdade de design e recursos e geometria mais complexos em tamanhos cada vez menores. Atualmente, no entanto, produzir essas estruturas compostas é caro e complicado.
Explicando a motivação por trás do estudo, os pesquisadores, Professor Shinjiro Umezu e Kewei Song, da Waseda University, e Professor Hirotaka Sato, da NTU Singapore, declararam: “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 resolver esse problema para criar dispositivos altamente funcionais para promover o progresso e o desenvolvimento da sociedade humana”.
O novo artigo “Nova fabricação de aditivos híbridos metal-plástico para fabricação precisa de padrões metálicos arbitrários em superfícies externas e internas uniformes de estruturas plásticas 3D” explica que o novo processo é composto de várias etapas, começando com a preparação dos precursores ativos (produtos químicos que pode ser convertido no produto químico desejado após AM, pois esses produtos químicos não podem ser fabricados com aditivos sozinhos).
Os íons de paládio são então adicionados às resinas fotopolimerizáveis para preparar os precursores ativos. Isso é feito para promover o galvanoplastia (ELP), um processo que descreve a redução autocatalítica de íons metálicos em uma solução aquosa para formar um revestimento metálico. Em seguida, o aparelho de processo MM-DLP3DP é usado para criar microestruturas que contêm as regiões aninhadas da resina ou do precursor ativo.
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 aninhamento multimateriais, incluindo estruturas ocas microporosas e minúsculas, a menor das quais tinha 40 μm de tamanho. Além disso, 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.
“Usando o processo MM-DLP3DP, peças 3D de metal-plástico arbitrariamente complexas com padrões de metal específicos podem ser fabricadas”, acrescentaram Umezu, Song e Sato. “Além disso, induzir seletivamente a deposição de metal usando precursores ativos pode fornecer revestimentos de metal de maior qualidade. Juntos, esses fatores podem contribuir para o desenvolvimento de microeletrônica 3D altamente integrada e personalizável”.
Espera-se que o novo processo de fabricação seja uma tecnologia inovadora para a fabricação de circuitos, com aplicações em diversas tecnologias, incluindo eletrônica 3D, metamateriais, dispositivos vestíveis flexíveis e eletrodos ocos de metal. Para saber mais sobre o trabalho dos pesquisadores acesse o site.
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