與我們常見的其他3D打印技術(shù)相比,在微觀層面進行3D打印總是要面臨一些非常獨特的挑戰(zhàn)。從2009年以來,瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)的科學(xué)家們就一直使用一個他們稱之為FluidFM的技術(shù)系統(tǒng)在微觀尺度上進行3D打印。后來,他們又成立了一家名叫Cytosurge的附屬公司以將該工藝進一步擴展至不使用支撐結(jié)構(gòu)制造微小、復(fù)雜的對象。
在這種微觀的水平上進行操作的復(fù)雜性是顯而易見的。例如,開發(fā)出來的“打印頭”上面的小孔只有300納米(大約比人類頭發(fā)直徑小500倍)。那么這么小的3D打印是如何實現(xiàn)的呢?整個過程開始于一個微小的底板和微量吸管,由它們?yōu)榱蛩徙~溶液緩慢而持續(xù)的流動提供通道。然后該吸管會被精準移動至指定位置,一個電極會在吸管的下方制造電壓導(dǎo)致硫酸銅逐層沉積為固體銅。
此外,F(xiàn)luidFM技術(shù)可以一步完成伸出的微納米結(jié)構(gòu),相對于當前需要多步才能完成伸出結(jié)構(gòu)的打印技術(shù)來說是一個大大的進步。而且FluidFM系統(tǒng)中的微量吸管可以側(cè)面打印,從而省去了其它打印技術(shù)中起到支撐作用的模板。
而且通過Cytosurge公司開發(fā)的新技術(shù),吸管頂端的作用力可以通過固定吸管的葉片彈簧來測量。這些數(shù)值隨后可以用作反饋信號,據(jù)項目開發(fā)人員Luca Hirt介紹說:“不像其他的3D打印系統(tǒng),我們的技術(shù)可以檢測對象已經(jīng)打印的那些區(qū)域,這將使進一步自動化和衡量打印過程變得更容易。”
嵌套螺旋的示例(顯微鏡圖像。原始寬度約50微米)
從材料的角度上看,他們的技術(shù)目前專注于使用硫酸銅進行3D打印,但是理論上FluidFM也適用于其他金屬,甚至可以使用聚合物及復(fù)合材料。
Cytosurge公司的團隊認為他們新開發(fā)的3D打印技術(shù)可以適用于多個市場中的各種應(yīng)用。該公司CEO Pascal Behr認為其在手表、半導(dǎo)體、醫(yī)療設(shè)備部門的作用尤其突出。目前Cytosurge公司已經(jīng)遞交了這項微觀3D打印技術(shù)的專利申請。
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