客观日本

早稻田大学等开发出混合金属和塑料的3D打印技术

2020年10月06日 机械/机器人

本文根据早稻田大学的研究成果发布资料摘抄编译而成

日本早稻田大学理工学术院的梅津信二郎教授、新加坡南洋理工大学的佐藤裕崇副教授和日本吉野电化工业公司的曾根伦成等人组成的研究团队,通过组合使用3D打印机和电镀技术,成功开发出了能形成由金属和塑料组成的任意形状立体物品的技术。

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图1:由塑料和金属构成的立体造型样品(为ABS+PdCl2细丝镀镍,然后再镀金)

在3D打印机中,近年来热溶解式(通常为FDM方式:熔融沉积成型)3D打印机相关的研究开发比较活跃。例如,金属用3D打印机被应用于夹具和部件的开发,塑料用低价位3D打印机在普通家庭中普及,被用作人偶和DIY制作工具。如上所述,从工业产品的制造到个人日常物品的制作,都广泛使用热溶解式3D打印机。

不过在我们周围,以电子产品为代表,由金属和塑料共同构成的造型物要多于仅由金属或塑料构成的造型物。尽管如此,由于金属和塑料的熔点相差悬殊,此前一直无法利用热溶解式3D打印机制作同时打印金属和塑料材料的混合立体造型物体。

为解决这类问题,联合研发团队决定组合使用电镀技术和3D打印技术。通过自主开发可实施无电解电镀的细丝,能制作出控制电镀部分(金属部分)和塑料部分位置的立体造型物。

首先,研究团队在塑料用3D打印机常用的材料ABS树脂中添加氯化钯,新开发出了ABS+PdCl2细丝。然后利用双喷嘴3D打印机,通过双色打印法,将新开发的细丝和ABS细丝3D打印成由ABS+PdCl2部分和ABS部分构成的立体物品。

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图2:制作顺序
(将ABS细丝和ABS+PdCl2细丝安装到多喷嘴3D打印机上,进行3D打印。通过进行无电解电镀,可以自主选择位置,均匀形成高度贴合的电镀层(金属部分)。)

通过对3D打印的造型物实施无电解电镀,金属会沉积在氯化钯部分。这样就能制作由金属和塑料构成的立体造型物。

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图3:由塑料和金属构成的立体造型物制作
(左:3D打印,右:在左侧的立体物品上部实施无电解电镀后,金属镍沉积在PdCl2部分。※以镍为基础实施电解电镀的话,可以仅在这部分镀金)

论文信息
题目:Metal-Plastic Hybrid 3D Printing Using Catalyst-Loaded Filament and Electroless Plating
期刊:Additive Manufacturing
DOI:10.1016/j.addma.2020.101556

研究成果发布资料
编译:JST客观日本编辑部

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