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Universidad de Waseda, Tokio, Japón

En los últimos años, el interés de la investigación en la impresión 3D de patrones metálicos sobre piezas de plástico ha crecido exponencialmente, debido a su alto potencial en la fabricación de productos electrónicos de próxima generación. Pero fabricar piezas tan complejas mediante medios convencionales no es fácil. Ahora, investigadores de Japón y Singapur han desarrollado un nuevo proceso de impresión 3D para la fabricación de estructuras compuestas de metal y plástico en 3D con formas complejas.

Las estructuras tridimensionales compuestas de metal y plástico tienen una amplia aplicabilidad potencial en electrónica inteligente, microsensores y nanosensores, dispositivos de Internet de las cosas (IoT) e incluso computación cuántica. Los dispositivos construidos utilizando estas estructuras tienen un mayor grado de libertad de diseño y pueden tener características más complejas, geometría compleja y tamaños cada vez más pequeños. Pero los métodos actuales para fabricar dichas piezas son caros y complicados.

Recientemente, un grupo de investigadores de Japón y Singapur desarrolló un nuevo proceso de impresión 3D con procesamiento de luz digital multimaterial (MM-DLP-3DP) para fabricar estructuras compuestas de metal y plástico con formas arbitrariamente complejas. Al explicar la motivación detrás del estudio, los autores principales, el profesor Shinjiro Umezu, el Sr. Kewei Song de la Universidad de Waseda y el profesor Hirotaka Sato de la Universidad Tecnológica de Nanyang (Singapur), dijeron: “Los robots y los dispositivos de IoT están evolucionando a un ritmo vertiginoso. Por tanto, la tecnología para fabricarlos también debe evolucionar. Aunque la tecnología existente puede fabricar circuitos 3D, el apilamiento de circuitos planos sigue siendo un área activa de investigación. Queríamos abordar este tema para crear dispositivos altamente funcionales para promover el progreso y el desarrollo de la sociedad humana”.

El proceso MM-DLP3DP es un proceso de varios pasos que comienza con la preparación de los precursores activos: sustancias químicas que se pueden convertir en la sustancia química deseada después de la impresión 3D, ya que la sustancia química deseada no se puede imprimir en 3D por sí misma. Aquí, se añaden iones de paladio a resinas fotopolimerizables para preparar los precursores activos. Esto se hace para promover el revestimiento no electrolítico (ELP), un proceso que describe la reducción autocatalítica de iones metálicos en una solución acuosa para formar un revestimiento metálico. A continuación, se utiliza el aparato MM-DL3DP para fabricar microestructuras que contienen regiones anidadas de la resina o del precursor activo. Finalmente, estos materiales se recubren directamente y se les agregan patrones metálicos 3D utilizando ELP.

El equipo de investigación fabricó una variedad de piezas con topologías complejas para demostrar las capacidades de fabricación de la técnica propuesta. Estas partes tenían estructuras complejas con capas de anidación multimaterial, incluidas estructuras huecas microporosas y diminutas, la más pequeña de las cuales tenía un tamaño de 40 μm. Además, los patrones metálicos de estas piezas eran muy específicos y podían controlarse con precisión.

El equipo también fabricó placas de circuitos 3D con topologías metálicas complejas, como un circuito estéreo LED con níquel y un circuito 3D de doble cara con cobre.

“Utilizando el proceso MM-DLP3DP, se pueden fabricar piezas 3D de metal y plástico arbitrariamente complejas que tengan patrones metálicos específicos. Además, la inducción selectiva de la deposición de metales utilizando precursores activos puede proporcionar recubrimientos metálicos de mayor calidad. Juntos, estos factores pueden contribuir al desarrollo de microelectrónica 3D altamente integrada y personalizable”, dijeron Umezu, Song y Sato.

El nuevo proceso de fabricación promete ser una tecnología innovadora para la fabricación de circuitos, con aplicaciones en una amplia variedad de tecnologías, incluida la electrónica 3D, los metamateriales, los dispositivos portátiles flexibles y los electrodos huecos de metal.

Para obtener más información, comuníquese con Umezu Lab en Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Necesita activar JavaScript para verlo.

Este artículo apareció por primera vez en la edición de junio de 2023 de la revista Tech Briefs.

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