Los científicos de ETH Zurich han desarrollado un nuevo método de microimpresión 3D. Esto se puede utilizar para fabricar incluso estructuras diminutas, parcialmente sobresalientes fácilmente y en un solo paso. Un día, esto podría allanar el camino para la fabricación de componentes de relojes complejos omicroherramientas para cirugía de ojo de cerradura, por ejemplo.
En la mayoría de los procesos de microimpresión 3D existentes, las estructuras en voladizo solo se pueden lograr mediante una solución alternativa: durante el proceso de impresión, una plantilla fabricada de antemano se utiliza como marcador de posición debajo del voladizo que se va a imprimir. La plantilla se debe quitar una vez que se imprimeEn la nueva técnica desarrollada por el estudiante de doctorado de ETH Luca Hirt del Laboratorio de Biosensores y Bioelectrónica, el cabezal de impresión también puede imprimir de lado. Esto significa que los voladizos se pueden imprimir sin plantillas.
pipeta pequeña
La nueva técnica es un refinamiento del sistema FluidFM desarrollado en ETH Zurich hace varios años. En el corazón de este sistema se encuentra una micropipeta móvil montada en un resorte de hoja, que se puede colocar con extrema precisión. Hoy en día, FluidFM se utiliza principalmente eninvestigación biológica y medicina; por ejemplo, para clasificar y analizar células e inyectar sustancias en células individuales. Desde hace tres años, el sistema ha sido vendido comercialmente por Cytosurge, spin-off de ETH.
Como parte de su tesis doctoral en ETH Zurich, Luca Hirt ha estado investigando la posibilidad de usar FluidFM para procesos de impresión. En particular, está interesado en usar esta técnica para electrodepositar metales disueltos y otras sustancias sobre un sustrato conductor.
Reacciones electroquímicas en la punta
El sistema ahora desarrollado funciona de la siguiente manera: se coloca una gota de líquido sobre una placa base hecha de oro. La punta de la micropipeta penetra en la gota y actúa como un cabezal de impresión. Una solución de sulfato de cobre fluye lenta y constantemente a través de la pipeta. Utilizando un electrodo, los científicos aplican un voltaje entre la gota y el sustrato, lo que provoca una reacción química debajo de la abertura de la pipeta. El sulfato de cobre que emerge de la pipeta reacciona para formar cobre sólido, que se deposita en la placa base como una pequeña 3Dpíxel.
Usando una computadora para controlar el movimiento de la micropipeta, los investigadores pueden imprimir objetos tridimensionales píxel por píxel y capa por capa. La resolución espacial de este proceso depende del tamaño de la apertura de la pipeta, que a su vez determina el tamañoDe los depósitos de cobre. En la actualidad, los científicos pueden producir píxeles 3D individuales con diámetros que van desde 800 nanómetros hasta más de cinco micrómetros, y pueden combinarlos para formar objetos 3D más grandes. En un estudio de viabilidad inicial, se crearon varios objetos microscópicos espectaculares.Consisten en cobre puro, no poroso y son mecánicamente estables, como demostraron los estudios de científicos del grupo dirigido por Ralph Spolenak, profesor de nanometalurgia en ETH Zurich. Un objeto particularmente impresionante consiste en tres microespirales anidadas, que los investigadores de ETH fabricaron.en un solo paso y sin utilizar plantilla.
"Este método se puede utilizar para imprimir no solo cobre sino también otros metales", dice Tomaso Zambelli, profesor asociado y líder de grupo en el Laboratorio de Biosensores y Bioelectrónica de ETH Zurich. Y FluidFM puede incluso ser adecuado para la impresión 3D con polímerosy materiales compuestos, dice.
Una ventaja del nuevo método sobre otros procesos de microimpresión 3D es que las fuerzas que actúan sobre la punta de la pipeta se pueden medir a través de la desviación de la ballesta en la que está montada la micropipeta. "Podemos utilizar esta señal como retroalimentación.A diferencia de otros sistemas de impresión 3D, el nuestro puede detectar qué áreas del objeto ya se han impreso ", dice Hirt. Esto facilitará la automatización del proceso de impresión.
Colaboración exitosa con un spin-off
Los científicos han presentado una solicitud de patente para el método. Los científicos han presentado una solicitud de patente para el método. Cytosurge, una empresa derivada de ETH, ha obtenido la licencia del método de ETH Zurich. Pascal Behr jugó un papel clave en el desarrollo de FluidFM en ETHHace varios años. Hoy, es CEO de Cytosurge. "Vemos un gran potencial de mercado en el proceso de impresión y una oportunidad para diversificar aún más nuestra empresa", dice. "Estamos convencidos de la idea de utilizar FluidFM en microimpresión 3D. Ahora, la tarea es optimizar esta aplicación en colaboración con investigadores interesados en universidades y en la industria, por ejemplo, en los sectores de la relojería, la tecnología médica y la automoción ". Behr ve una aplicación inicial en el campo de la creación rápida de prototipos, donde los componentes microscópicos puedenfabricarse rápida y fácilmente mediante impresión 3D.
La colaboración de larga data entre ETH Zurich y Cytosurge también continuará. "Es un caso de toma y daca mutuos, del cual ambas partes se benefician", dice Zambelli. Cytosurge proporciona a ETH su último equipo, que los científicos de ETH estánpueden utilizar para su investigación. A su vez, ayudan a probar los dispositivos y ofrecen sugerencias para mejoras y un mayor desarrollo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por ETH Zúrich . Original escrito por Fabio Bergamin. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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