Des microstructures d’or pur imprimées en 3D

Et si vous pouviez imprimer en 3D des microstructures d’or pur? C’est l’objectif de la recherche menée par un groupe de scientifiques à l’Université de Twente aux Pays-Bas. A partir d’une technologie basée sur l’utilisation d’un laser, les chercheurs ont été capables de déposer de fines gouttelettes de métal pour concevoir des formes complexes qui présentent des caractéristiques de l’ordre de 10 microns. 

La fabrication additive métal est en croissance depuis quelques années, avec des solutions qui se développent largement sur le marché international avec une variété de métaux : aluminium, acier inoxydable, titane mais aussi des métaux précieux. De façon traditionnelle, les structures métalliques peuvent être fabriquées par des procédés lithographiques, par coulée, par frittage sélectif laser ou par fusion. Cependant, ces nouvelles méthodes ne sont pas encore adaptées à l’impression 3D de métaux sur une échelle dont la taille des caractéristiques est inférieure à 10 µm, ce qui serait intéressant pour l’électronique.

Un processus d’impression 3D basé sur une impulsion laser

La méthode utilisée est plus communément connue sous le nom de “Laser-induced forward transfer” ou LIFT. Le processus consiste à émettre une impulsion laser ultra-courte sur un film métallique d’une largeur d’un nanomètre à peine, impulsion qui fait fondre la minuscule gouttelette du métal en question. Cette gouttelette est ensuite éjectée sur sa cible et se solidifie lorsqu’elle atterrit.

Pour le moment, l’équipe explique que ce processus lui permet de créer des structures à partir de micro gouttelettes de cuivre et d’or. Les deux métaux ont des points de fusion similaires et, dans ce cas, le cuivre sert de support mécanique sur lequel l’or peut se former. Pour tester la méthode, l’équipe aurait imprimé en 3D une hélice de quelques microns à partir de gouttelettes d’or pur et de cuivre. Une fois la structure achevée, les chercheurs ont attaqué chimiquement le cuivre avec du chlore ferrique pour éliminer entièrement le support. Ce faisant, ils obtiennent un composite hélice autonome en or pur qui pourrait servir à la fois d’inducteur électrique ou de ressort mécanique.

Cette méthode ne vient pas sans défis; les chercheurs ont expliqué qu’ils craignaient que les deux types de métaux se mélangent à leur interface après leur éjection, ce qui pourrait compromettre la qualité finale de la structure imprimée en 3D. Le processus a donc été conçu pour éviter tout mélange. Elle a finalement obtenue une structure d’une rugosité de surface comprise entre 0,3 et 0,7 µm, les gouttelettes métalliques n’ayant qu’un volume de quelques femtolitres.

En termes d’applications de cette technologie LIFT, les chercheurs espèrent qu’elle sera utilisée pour imprimer en 3D des micro-composants destinés à l’électronique ou à la photonique, ainsi que pour des dispositifs micromécaniques et des capteurs pour des applications biomédicales. Enfin, ils souhaitent étendre la méthode à d’autres métaux. Vous pouvez retrouver l’ensemble de la recherche ICI.

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