3D-gedruckte Miniaturobjekte aus Metall: Schweizer Forscher entwickeln 3D-Druckverfahren für detailgenaue, millimetergroße Objekte aus Metall

Forscher des Unternehmens Exaddon haben eine spezielle 3D-Druckmethode für winzig kleine Objekte aus Metall entwickelt, die sich mit einem Metall-3D-Drucker sehr detailreich herstellen lassen, wie das Schweizer Unternehmen Exaddon berichtet. Mit dem Verfahren haben die Forscher nun eine Miniaturversion aus Metall von Michelangelos David aus reinem Kupfer mit dem 3D-Drucker hergestellt.

Die Methode im Detail

Eine Mikropipette, die mit einem Cantilever verbunden ist, ist die wichtigste Komponente des Verfahrens. Das erlaubt es, die Kraft zu überwachen, mit der die Spitze der Pipette das Substrat berührt. Das von Exaddon entwickelte 3D-Druckverfahren ist für die Elektronikindustrie von hoher Bedeutung. Computerchips oder Mikroelektroniksysteme lassen sich so präzise reparieren. Kupfer zählt dabei zu den gefragtesten Metallen.

Bei dieser Methode werden gelöste Metalle mit hoher Präzision elektrochemisch auf einem elektrisch leitenden Substrat abgeschieden. Der Prozess wird durch die optische Kraftmessung automatisiert und baut so Schicht für Schicht winzige Metallstrukturen auf. Mit der Micro Ausgabe von Michelangelos David will Giorgio Ercolano von Exaddon das Potenzial der Technologie hervorheben. Das Verfahren soll Strukturen und Geometrien aller Komplexitätsstufen ermöglichen.

Für die Skulptur, die in einem Durchgang gedruckt wurde, wurde keine Schablone benötigt. In der Zeitschrift Micromachines veröffentlichten Ercolano und seine Kollegen ihre Ergebnisse. ETH-Professor Tomaso Zambelli vom Labor für Biosensoren und Bioelektronik leitete das Team, das mit Exaddon an diesem Projekt gearbeitet hat. Die Daten für die David-Skulptur sind online frei verfügbar. Bereits 2016 haben wir von einem 3D-Mikrodruckverfahren berichtet, das an der ETH Zürich entwickelt wurde.

Michelangenlos David ist nur 1 mm groß

Ercolano druckte eine ein Millimeter große Skulptur und eine, die zehnmal kleiner war. Die kleinere Figur ist gerade einmal so groß wie der Sockel der ein Millimeter großen. Die erforderliche Auflösung war aufgrund der winzigen Größe schwierig zu erreichen. Mikroobjekte aus Metall beginnen bei einem Mikrometer und komplexere und detaillierte Objekte bewegen sich in Größen von 100 µm bis 1 mm.

Der „große“ David hatte eine Druckzeit von 30 Stunden, lediglich 20 Minuten benötigte die 10 Mal kleinere Version. Das System kann Objekte bis zu einer Größe von 5 Millimeter drucken. Die Druckpatrone enthält jedoch nur einen Mikroliter Tinte, der gerade für den größeren David reicht.