مطابق با مقاله ای که توسط دانشگاه Waseda منتشر شده استمحققان ژاپنی و سنگاپور تکنیک چاپ سه بعدی جدیدی را برای ایجاد الگوهای دقیق بر روی سطوح خارجی و داخلی سازه های پلاستیکی سه بعدی توسعه داده اند. در سال های اخیر، علاقه تحقیقاتی به چاپ سه بعدی الگوهای فلزی روی قطعات پلاستیکی به دلیل پتانسیل بالای آن در تولید لوازم الکترونیکی نسل بعدی، به طور تصاعدی افزایش یافته است. اکنون، محققان فرآیند چاپ سه بعدی جدیدی را برای ساخت سازه های کامپوزیتی سه بعدی فلز-پلاستیک با اشکال پیچیده توسعه داده اند.
ساختارهای کامپوزیتی سه بعدی فلز و پلاستیک قابلیت کاربرد گسترده ای در الکترونیک هوشمند، حسگر میکرو/نانو، دستگاه های اینترنت اشیا (IoT) و حتی محاسبات کوانتومی دارند. دستگاه‌هایی که با استفاده از این ساختارها ساخته می‌شوند درجه آزادی طراحی بالاتری دارند و می‌توانند ویژگی‌های پیچیده‌تر، هندسه پیچیده‌تر و اندازه‌های کوچک‌تر داشته باشند. با این حال، روش های فعلی برای ساخت چنین قطعاتی گران و پیچیده است.
محققان یک فرآیند چاپ سه بعدی پردازش نور دیجیتال چند ماده ای جدید (MM-DLP3DP) برای ساخت سازه های کامپوزیتی فلز-پلاستیک با اشکال پیچیده دلخواه توسعه داده اند. ربات ها و دستگاه های اینترنت اشیا با سرعتی برق آسا در حال تکامل هستند. بنابراین، فناوری ساخت آنها نیز باید تکامل یابد. اگرچه فناوری موجود می تواند مدارهای سه بعدی را تولید کند، اما انباشته کردن مدارهای مسطح هنوز یک حوزه فعال تحقیقاتی است. پروفسور Shinjiro Umezu، آقای Kewei Song از دانشگاه Waseda، ژاپن، و پروفسور Hirotaka Sato از دانشگاه فناوری نانیانگ، سنگاپور، می‌گویند: ما می‌خواستیم به این موضوع بپردازیم تا دستگاه‌های بسیار کاربردی برای ارتقای پیشرفت و توسعه جامعه بشری ایجاد کنیم. هنگام توضیح انگیزه پشت مطالعه، که بوده است منتشر شده در ACS Applied Materials & Interfaces.
فرآیند MM-DLP3DP یک فرآیند چند مرحله‌ای است که با آماده‌سازی پیش‌سازهای فعال آغاز می‌شود – مواد شیمیایی که می‌توانند پس از پرینت سه بعدی به ماده شیمیایی مورد نظر تبدیل شوند، زیرا ماده شیمیایی مورد نظر نمی‌تواند به تنهایی پرینت سه بعدی شود. در اینجا، یون های پالادیوم به رزین های پخت شده با نور اضافه می شوند تا پیش سازهای فعال آماده شوند. این کار برای ترویج آبکاری الکترولس (ELP)، فرآیندی که کاهش خودکار کاتالیزوری یون‌های فلزی را در یک محلول آبی برای تشکیل یک پوشش فلزی توصیف می‌کند، انجام می‌شود. سپس، دستگاه MM-DL3DP برای ساخت ریزساختارهای حاوی نواحی تو در تو از رزین یا پیش ساز فعال استفاده می شود. در نهایت این مواد به طور مستقیم آبکاری می شوند و با استفاده از ELP الگوهای فلزی سه بعدی به آنها اضافه می شود.
تیم تحقیقاتی قطعات مختلفی را با توپولوژی های پیچیده ساخت تا قابلیت های ساخت تکنیک پیشنهادی را نشان دهد. این بخش‌ها ساختارهای پیچیده‌ای با لایه‌های تودرتوی چند ماده داشتند، از جمله ساختارهای توخالی ریز متخلخل و ریز، که کوچک‌ترین آنها 40 میکرومتر اندازه داشت. نقوش فلزی روی این قسمت ها بسیار خاص بود و می شد دقیقاً کنترل کرد. این تیم همچنین بردهای مدار سه بعدی با توپولوژی های فلزی پیچیده، مانند مدار استریو LED با نیکل و مدار سه بعدی دو طرفه با مس تولید کردند.
با استفاده از فرآیند MM-DLP3DP، قطعات سه بعدی فلزی-پلاستیکی به طور دلخواه با الگوهای فلزی خاص ساخته می شوند. علاوه بر این، القای انتخابی رسوب فلز با استفاده از پیش سازهای فعال می تواند پوشش های فلزی با کیفیت بالاتری را فراهم کند. این عوامل با هم می توانند به توسعه میکروالکترونیک سه بعدی بسیار یکپارچه و قابل تنظیم کمک کنند.
فرآیند تولید جدید نوید یک فناوری موفقیت‌آمیز برای ساخت مدارها را می‌دهد، با کاربردهای متنوعی از فناوری‌ها، از جمله الکترونیک سه بعدی، فرامواد، دستگاه‌های پوشیدنی انعطاف‌پذیر و الکترودهای توخالی فلزی.