Impresión 3D y electroformado en la fabricación de metales
La combinación de impresión 3D y electroformado ha dado lugar a un nuevo proceso de fabricación capaz de crear estructuras metálicas complejas con detalles de alta precisión. Este método híbrido emplea la impresión 3D mediante fabricación por filamento fundido (FFF) para generar máscaras poliméricas que guían la deposición electroquímica de metales, permitiendo un control exacto sobre la forma y características del componente final.
Alta resolución con impresión 3D y sustratos conductivos
Para lograr un alto nivel de detalle en las máscaras poliméricas, el equipo de investigación utilizó una impresora Prusa i3 Mk3S equipada con una boquilla de 0.25 mm. Estas máscaras se imprimieron sobre obleas de silicio de 4 pulgadas recubiertas con una capa de titanio y óxido de titanio, que actuaron como sustratos conductores para el proceso de electroformado posterior.
Materiales optimizados para adherencia y disolución
Tras diversas pruebas, se determinó que el acrilonitrilo estireno acrilato (ASA) era uno de los materiales más adecuados para el proceso. Este polímero no solo mostró una fuerte adhesión con una resistencia de 4.3 MPa, sino que también se disolvió fácilmente en disolventes comunes después del electroformado. Con esta técnica, el equipo logró crear estructuras de níquel con alturas que variaban entre 500 micrómetros y 2 milímetros, utilizando un baño de electrolito de sulfamato de níquel mantenido a 52°C.
Aplicaciones en generación de plasma
Para demostrar las aplicaciones prácticas del método, los investigadores fabricaron electrodos en forma de “L” con diseños de punta específicos para su uso en generadores de plasma de descarga en streamer. Estos electrodos fueron sometidos a pruebas con voltajes de entre 0 y 6 kV para evaluar su rendimiento en la generación de plasma.
Ventajas y desafíos de la fabricación híbrida
Este enfoque de fabricación ofrece ventajas significativas en comparación con los métodos convencionales, especialmente en la producción de formas complejas que serían difíciles de fabricar con técnicas de mecanizado tradicionales. Sin embargo, los investigadores señalaron que la distribución desigual del metal durante el proceso de electroformado sigue siendo un desafío que requiere un control preciso de los parámetros operativos.
