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极限精密的3D金属打印!可直接修复裸晶上的开放瑕疵

CERES AM系统制作的"Tiny David",高仅1mm,但却能微妙微肖的重现头发与肌理细节。Exaddon

大多数的3D打印设备,大概很难印出1mm高度、却有极细致纹理线条的人物雕像!不过,这个几乎不可能的打印任务,却是Exaddon开发的CERES微积层制造(additive micromanufacturing;AM)系统到目前为止所印过“最大”的物品。它的打印精密程度,可以直接在开放裸晶上修复瑕疵!

Exaddon的CERES AM系统可制作纳米至微米等级、纯金属、几何结构复杂的物体,能够支持科学与基础研究、微芯片封装、开放瑕疵修复(open defect repair),以及微线圈(microcoil)、高频率短波长微型天线、半导体制作。

根据TechCrunch报导,3D打印(3D printing)在许多产业的应用已有口皆碑,CERES微积层制造系统的3D打印机以每秒1飞升(femtoliter,10-15公升)的速度输出离子化的液态铜进行打印,形成坚固的结构、呈现微米等级的特征与细节,成品物件或表面可达精准的正确性,目前其它3D打印技术大多无法做到。

CERES AM系统适用于产业界、学术界、研究单位,可在室温下进行微米尺寸的微型金属物体制作与液体分注(liquid dispensing),并支持在次微米层次修复、修改、强化现有结构,打印结构非常复杂的微型金属物体、分注含或不含纳米粒子的液体到任何特定的目标位置,以进行观念验证、原型制作、工业生产评估。

目前先进的微影(lithography)技术能印制更小的结构,但程序复杂且微妙,必须由专家谨慎设计、安排。无法透过传统方式修改与功能化(functionalize)的微机电系统(MEMS)与微影制作的微零件(micropart),可运用CERES AM系统实现需求,而单金属元件将可微型化并以高精密度打印制作以支持高科技产品与应用。

过去2年CERES AM系统的硬件与打印程序持续发展,所制作的微型、空心米开朗基罗大卫雕像"Tiny David",材料为铜、高度1公厘、重仅12微克(microgram),包括头发与肌理都能适当的重现,且无需最后的抛光或额外的支撑,为CERES AM系统迄今制作过最大型的物体,制作耗时约12小时,但打印结构较简单的物体费时会较短。

"Tiny David"并非只是米开朗基罗大卫雕像的微型复制品,Exaddon将大卫雕像3D计算机模型的开源CAD档案进行切片(slice)处理,产生实际的机器码并送到3D打印机执行。Exaddon对打印程序有深度了解,开发出支持以CERES AM系统进行打印的新切片方式,能在室温下打印任意3D模型。

CERES AM系统能让研究人员更了解微形金属物体的行为表现、研究各种新物质与纳米粒子,为电化学带来全新的可能性、提供更优异的微芯片封装方式以进一步缩小整体芯片尺寸,可直接在裸晶(die)上修复开放瑕疵,以协助微芯片制造商实现提升独立裸晶质量与良率的目标。

运用传统方式制造半径小于300微米的微线圈非常复杂、困难,CERES AM系统可透过标准打印喷嘴打印半径10微米的微线圈,使用特制喷嘴可打印更细的微线圈。CERES AM系统可制作支持太赫兹(THz)范围的高频率、短波长微型天线,且几何结构为其它任何技术所无法制作,以支持高通讯带宽的需求。

积层微制造技术可为传统微影程序在研究与产业的应用提供新的支持可能性,能在极小范围的精准位置修改线路与走线。CERES AM系统可制作金属3D微结构与2D线路、实现在极小范围的精准位置分注绝缘或导电层、以新材料改变表面。CERES AM系统的新打印技术研究报告于2019年12月18日发表在Micromachines期刊。

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