Gouden microjuweeltjes uit de 3d-printer

Alexander Pil
Leestijd: 2 minuten

Dankzij een lasertechniek die ultrakleine metaaldruppels afschiet, is het mogelijk om druppel voor druppel driedimensionale structuren te printen, niet alleen eenvoudige ‘stapelingen’ zoals pilaartjes, maar ook complexe overhangende structuren zoals een helix van enkele micrometers, en dat in puur goud. Dit maakt het mogelijk om nieuwe 3d componenten te printen met micrometerafmetingen, voor bijvoorbeeld elektronica of fotonica. Onderzoekers van de Universiteit Twente presenteren hun resultaten in het wetenschappelijke tijdschrift Additive Manufacturing.

Door een ultrakorte laserpuls te schieten op een metalen nanolaag smelt een klein druppeltje dat zich vervolgens losmaakt uit de laag, naar zijn doel vliegt en ter plekke weer stolt. Dankzij deze techniek – laser-induced forward transfer (Lift) – bouwen de Twentse onderzoekers druppel voor druppel een structuur met afwisselend koperen en gouden microdruppels. Het koper fungeert daarbij als ondersteuning voor het goud. In hun paper in Additive Manufacturing laten ze bijvoorbeeld een geprinte helix zien: die kan als mechanisch veertje dienen of als elektrische spoel. De gouden helix wordt geprint met koper eromheen. Dit koperen boxje zorgt er onder meer voor dat een gouddruppel een nieuwe winding gaat vormen en niet op een onderliggende winding van de helix valt. Na het opbouwen van de helix – druppel voor druppel en laag voor laag – worden de koperen steigers chemisch weggeëtst. Wat overblijft, is een puur gouden helix van nog enkele tientallen micrometers.

Het volume van de metaaldruppels is slechts enkele femtoliters. Ter illustratie: een druppel van een femtoliter heeft een diameter van iets meer dan een micrometer. De druppels worden gemaakt door het metaal te belichten met een ultrakorte puls van groen laserlicht. Druppel voor druppel wordt de koper-goudstructuur opgebouwd. Het was daarbij voor de onderzoekers de vraag of koper en goud ook zouden mengen tijdens het printen: dit zou immers gevolgen hebben voor de kwaliteit van het geëtste product. Uit het onderzoek blijkt dat er geen menging plaatsvindt. Omdat de structuur druppelsgewijs wordt opgebouwd heeft het oppervlak wel enige ruwheid, tussen slechts 0,3 tot 0,7 micrometer.

Dit artikel is exclusief voor premium leden van High-Tech Systems Magazine. Al premium lid? Log dan in. Nog geen premium lid? Neem dan een premium lidmaatschap en geniet van alle voordelen.

Inloggen

Problemen met inloggen? Bel dan (tijdens kantooruren) naar 024 350 3532 of stuur een e-mail naar info@techwatch.nl.