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利用创新的3d打印方法 研究人员重现了米开朗基罗的大卫

苏黎世的研究人员将米开朗基罗的“大卫”复制成金属的缩影。他们的成就突出了ETH开发的一种特殊的三维打印方法的潜力.

他就在那里,站在他的基座上:米开朗基罗的大卫。几乎每个孩子都能认出的世界闻名的雕像。但这只大卫只有1毫米高,包括基座,不是像5.17米的原始大理石,而是纯铜制成的。

它是由来自Exaddon的Giorgio Ercolano和来自生物传感器和生物电子学实验室的ETH教授Tomaso Zambeli领导的团队一起创建的。赞贝里和他的团队几年前发明了3D技术。科学家可以用它来创造纳米和微米尺度的金属结构。

该工艺的核心部件是与悬臂梁耦合的微吸管;这使得监测吸管点与基片接触的力成为可能。通过这种组装,研究人员可以在高精度的导电衬底上电化学沉积溶解金属。由于光学力的测量自动化的过程,他们可以建立微小的金属结构一层又一层。Exaddon采用了这种微金属印刷方法,并对其进行了改进,特别是在速度方面。

制作可打印的复杂几何图形

Ercolano现在已经印刷了这个微大卫来突出这项技术的潜力。在此之前,研究人员大多创造了微小的圆柱或线圈。“然而,这个过程允许我们打印各种复杂程度的结构或几何图形,”Ercolano说。雕塑是一次印刷的,没有支架或模板,不需要任何烧成或回火。Ercolano和他的同事们刚刚在“微机器”杂志上发表了他们的研究结果。

大卫雕塑的数据可以在网上免费获取。“我甚至可以打印雕像所在的房间--数据也包括这一点!”艾科拉诺笑着说。但他选择调整数据集,这样他就可以在没有展厅的情况下复制大卫。

分辨率设定的较低尺寸限制

埃尔科拉诺用两种尺寸印出了大卫:第一种是一种只有1毫米高的雕塑,然后是小10倍的雕塑。他说:“较小的身材只有大一点的基座那么高。”但在结构如此之小的情况下,达到所需的分辨率就成了问题。印刷金属微型物体通常从1微米(米)开始,对于更复杂和详细的物体,尺寸从100米到1毫米不等。就时间而言,1毫米的型号也与体积小10倍的型号相距甚远:这款设备需要30小时才能创造出“大”大卫,而对于较小的版本则只需20分钟。

理论上,这个系统可以打印5毫米大小的物体,但是打印机墨盒只包含一微升的“墨水”--足以制造更大的大卫。但它也足以打印数百甚至数千个微小的物体,这代表了这个过程的真正力量。原理起作用

赞贝里对这个结果非常满意。这位ETH教授说:“我们的研究实验室的一项技术已经应用到实际应用中,我们感到非常兴奋。”他继续说:“一个独立的小组能够采用我们的3D打印技术,甚至改进它--这表明它确实有效。”

印刷工艺首先是电子工业感兴趣的。通过这种方法,制造商可以将计算机芯片连接在一起,或精确地修复微电子系统。虽然可以印刷其他金属,如铂、金、镍或银,但铜的需求量最大。“十分之九的问询都是关于铜的,”Ercolano说。

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