潮科技 | 瑞士3D打印公司「exaddon」电化学沉积技术实现超高分辨率，纳米金属3D打印比头发小100倍的零件

编者按：本文来自微信公众号“南极熊3D打印”（ID： dddyin），作者@南极熊3D打印，原文题目《纳米金属3D打印比头发小100倍的零件，瑞士exaddon电化学沉积技术实现超高分辨率》，36氪经授权发布，略有删减。

南极熊了解到，瑞士出现了一家超微细微纳级金属3D打印公司exaddon。他们的CERES 3D打印系统是专为研究人员和科学家而设计，用于在微米级上进行金属的3D打印微制造（μAM）。

CERES可以在室温下以纳米级分辨率打印复杂的微型金属物体，尺寸从1 μm到最大1000 μm（人类的头发一般为80～90微米），并且无需进行后处理。

△视频：Exaddon电化学沉积微纳级金属3D打印技术

金属3D打印微制造技术（μAM）基于电化学沉积，原理是：

将一个名为iontip的小3D打印喷嘴，浸入悬浮电解液中；精确调节气压将包含金属离子的液体推进离子头内部的微通道。液体流量非常小-低至每秒飞升。在微通道的末端，含离子的液体被释放到3D打印表面上。然后将溶解的金属离子电沉积为固体金属原子。

△电化学沉积微纳级金属3D打印工艺过程

这些金属原子一起生长为小零件中的体素。光学力反馈记录每个体素的3D打印完成情况，直到所有体素都被打印出来并构造出完整的对象物体为止。电化学3D打印过程在室温下进行，可产生非常高质量的金属结构，而且无需任何后处理即可直接应用。在南极熊看来，这个技术创新性极强，并且在微观精细加工制造领域有着很好的应用潜力。

通过光学方法测量作用在离子尖端喷嘴上的力，并实时反馈回系统，再进行过程控制。这样就可以检测模型对象的哪些体素已被3D打印出来。

CERES 微纳级金属3D打印机

CERES是一个独立的系统，可以以微米级和亚微米级的分辨率3D打印复杂的纯金属物体。此外，它支持不同材料制成的液体和纳米粒子。

CERES结合了纳米级精确定位、气压驱动的液体分配、电化学沉积和光学力反馈。最新的操作系统已经具备CAPA软件，具有直观的图形用户界面，可无缝连接系统的所有部分。至关重要的是，CERES可以在室温下进行打印，而无需进行后处理。它无需支撑结构即可打印悬垂零件，这种能力与其他金属增材制造技术有着巨大的区别。

为了保证实现高精度的打印，系统配备了两台具有计算机辅助对准功能的高分辨率相机，还支持自动离子吸头装载以及3D打印结构的拍摄录像可视化。

设备参数：

标准3D打印平台尺寸为15x15毫米和25x25毫米。 定制成型平台最大可达100x70 mm

最高200 μm / s的处理速度

XY±250 nm和Z±5 nm定位精度

应用案例：
微线圈
制造直径小于300微米的线圈，对于工业界和科研界来说，是一个复杂而困难的挑战，传统方法几乎无法解决。得益于电化学沉积3D打印微制造技术，使用标准打印喷嘴可以实现直径缩小到10微米的线圈。使用定制喷嘴，直径可以更小。这是哈佛医学院和Exaddon公司之间的一项合作项目。

技术应用优点：

直接印在接触平面上

提供多种设计

支持纯铜

优良的导电性

更复杂的设计可行：
-平面线圈
-缠绕多个线圈
-股线可以具有不同的直径

微芯片封装

微芯片越来越小，封装工艺通常成为减少封装总数的限制因素。需要从根本上重新考虑如何连接和控制管芯，以及如何将管芯连接到PCB或其他有源管芯区域。

借助CERES系统，可以印刷微小的导电迹线，并可以实现不同区域之间的桥接。可以实现其他技术无法实现的直径和形状的连接器和接触柱。

科学与基础研究
目前已经证明，微米和纳米聚合物结构的行为与其宏观对应物的行为不同。但是，对于金属物体，它仍然充满未知，具有很多不确定性和研究机会。

借助CERES系统，可以3D打印复杂几何形状的纯金属微结构，从而可以在很小的尺度上更好地了解金属物体的行为。它还允许研究各种各样的新材料和纳米粒子，并为电化学领域开辟了全新的应用视野。
优点：

完全由高机械性能的金属制成

前所未有的设计自由度

零件的合并和拆分可控

允许测试自定义架构，以获得最佳的冲击吸收和其他性能

高频技术

对高速通信和信息访问的需求导致对带宽的需求不断增长。高带宽意味着高频和短波长。短波长意味着纤细的天线和结构；
使用电化学沉积微纳级金属3D打印技术，您可以进入THz范围，制造出其他任何技术都无法实现的微小天线；
利用CERES系统进行的微加工工艺可实现太赫兹，保持全球领先位置。

芯片破损缺陷修复

在芯片生产中提高产量是微芯片制造商最持久的目标之一。但是对微芯片和芯片进行功能和性能测试过程中，可能会出现故障而损坏新品；在大多数情况下，就对性能不佳或损坏的产品进行分类和报废。

使用CERES系统，特别是使用μAM技术，可以直接在裸片上修复破损的缺陷。可以通过在不同芯片区域之间添加连接线来对高精度谐振电路进行调平。

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