Una nueva técnica de impresión 3D para producir ‘micropiezas’ en metal

Los investigadores de ETH de Zúrich han desarrollado una nueva técnica de impresión 3D para producir objetos de tamaño micrométrico fabricados de varios metales con una alta resolución espacial. El poder realizar estructuras metálicas a escala micro era, hasta ahora, uno de los puntos débiles de la fabricación aditiva. 

El equipo del ETH ha probado esta nueva técnica con el cobre, la plata y el oro, pero pretenden ampliar la gama de metales para incluir, por ejemplo, materiales magnéticos. El objetivo es que, a largo plazo, sea posible producir fotosensores, circuitos integrados impresos y metamateriales mecánicos, con el fin de para fabricar desde cables de conexión "extremadamente finos" hasta semiconductores orgánicos. 

Para la impresión 3D en metal se requería hasta la fecha un tratamiento posterior a la fabricación aditiva que implicaba calentamiento, lo que supone que este tipo de estructuras metálicas eran "menos conductoras y mecánicamente inestables". Sin embargo, para resolver este problema "los metales ya no se depositan como nanopartículas, sino que se transportan en forma de iones metálicos cargados eléctricamente". 

Estos iones se crean al aplicar un voltaje eléctrico a un "ánodo de sacrificio" que consiste en el metal deseado dentro de la boquilla de impresión. Después, los iones se rocían con fuerzas eléctricas dentro de un solvente sobre la superficie de impresión, donde pierden su carga eléctrica y se vuelven a montar como un metal.

Los metales impresos de esta manera son "densos" y tienen propiedades eléctricas y mecánicas que "están a la par con las de las películas delgadas producidas tradicionalmente". La nueva técnica de impresión, además, ofrece una resolución de 250 nanómetros con una velocidad de impresión de diez vóxeles por segundo (un vóxel es un elemento de volumen, similar a un píxel en la impresión 2D). "Esto hace que la técnica sea 10 veces más rápida que los métodos de impresión electroquímica existentes", explican fuentes del ETH.

“Al imprimir directamente con iones metálicos, sin el desvío a través de una tinta, podemos imprimir dos metales simultáneamente o alternativamente. Esto nos permite producir estructuras metálicas con propiedades químicas, eléctricas o mecánicas controlables localmente”, explica Alain Reiser, estudiante de doctorado que ha trabajando con el equipo de investigación.