La combinazione di stampa 3D e elettroformatura ha dato luogo a un nuovo metodo di fabbricazione che permette di creare strutture metalliche complesse con un alto livello di precisione. Questo processo ibrido utilizza la fabbricazione per filamento fuso (FFF) per generare maschere polimeriche che guidano la deposizione di metalli mediante un processo elettrochimico, assicurando un controllo esatto sulla geometria del componente finale.
Alta risoluzione con stampa 3D e substrati conduttivi
Per ottenere un alto livello di dettaglio nelle maschere polimeriche, è stata impiegata una stampante Prusa i3 Mk3S equipaggiata con una bocchetta da 0.25 mm. Queste maschere sono state stampate su wafer di silicio da 4 pollici rivestiti con titanio e ossido di titanio, materiali che hanno agito come substrati conduttori nel processo di elettroformatura successivo.
“La sinergia tra la stampa 3D e l'elettroformatura permette di fabbricare pezzi metallici con una precisione senza precedenti.”
Materiali ottimizzati per adesione e dissoluzione
Dopo varie prove, è stato determinato che l'acrilonitrile stirene acrilato (ASA) era uno dei materiali più adatti per il processo. Questo polimero ha presentato:
- Alta adesione con una resistenza di 4.3 MPa.
- Facilità di dissoluzione in solventi dopo l'elettroformatura.
- Capacità di creare strutture di nichel con altezze tra 500 micrometri e 2 millimetri.
Il processo è stato effettuato in un bagno elettrolitico di sulfammato di nichel a una temperatura costante di 52°C, il che ha permesso una crescita controllata della struttura metallica.
Applicazioni nella generazione di plasma
Per dimostrare le applicazioni di questa tecnica, sono stati fabbricati elettrodi a forma di “L” con design di punta ottimizzati per il loro uso in generatori di plasma a scarica in streamer. Questi elettrodi sono stati sottoposti a prove con tensioni tra 0 e 6 kV per valutare la loro efficienza nella generazione di plasma.
Vantaggi e sfide della fabbricazione ibrida
Questo approccio di fabbricazione offre molteplici vantaggi rispetto ai metodi tradizionali, specialmente nella produzione di forme complesse che sarebbero difficili da ottenere con tecniche di lavorazione convenzionali. Tra i suoi benefici spiccano:
- Riduzione dei costi nella produzione di strutture metalliche dettagliate.
- Maggiore flessibilità nel design e nella personalizzazione dei componenti.
- Minore spreco di materiale rispetto alle tecniche sottrattive.
Tuttavia, i ricercatori hanno señalado che la distribuzione disuguale del metallo durante il processo di elettroformatura continua a rappresentare una sfida, richiedendo un controllo preciso dei parametri operativi per garantire un deposito uniforme.
Un futuro promettente nella fabbricazione di metalli
La combinazione di stampa 3D e elettroformatura apre nuove possibilità nella fabbricazione avanzata di metalli, con applicazioni in settori come l'aeronautica, l'elettronica e la medicina. Con future ottimizzazioni nel controllo del processo, questa tecnologia ibrida ha il potenziale di rivoluzionare la produzione di componenti metallici ad alta precisione.