Смесь пластика с катализатором упростила металлизацию после 3D-печати

Инженеры придумали, как упростить металлизацию деталей после печати на 3D-принтере. Они избавились от стадии травления кислотами и покрытия катализатором, которые сложны и требуют дополнительного оборудования. Вместо этого они замесили катализатор в один из материалов для принтера, и печатали попеременно чистым пластиком и смесью. Статья опубликована в журнале Additive Manufacturing.

Объемная печать одновременно металлом и пластиком считается почти невозможной из-за принципиальной разной температуры плавления большей части этих материалов. Чтобы частично металлизировать предмет, напечатанный на 3D-принтере, зачастую используют дополнительные технологические процессы: например, можно осадить металл из жидкости, содержащей его ионы. Чтобы сделать это, пластиковую деталь перед этим необходимо в нужных местах покрыть палладиевым катализатором.

Проблема в том, что у палладия плохая адгезия к акрилонитрил бутадиен стиролу (АБС) — самому популярному пластику для трехмерной печати. Чтобы палладий закрепился на нем, поверхность должна быть шершавой, для чего ее травят кислотами. Однако, работа с кислотами требует специальных навыков, к тому же, введение дополнительной технологической операции нивелирует главное преимущество 3D-печати — простоту.

Цзин Чжань (Jing Zhan) из Наньянского технологического университета и его коллеги придумали, как переходить к металлизации детали в ванне сразу после печати. Их метод позволяет избежать травления и покрытия катализатором за счет того, что катализатор заранее вносят в материал для печати.

Ученые растворили в ацетоне АБС-пластик и хлорид палладия в пропорции два к одному. Затем из этой смеси сделали волокна методом электроспиннинга. После этого пробную деталь напечатали на FFF-принтере с двумя соплами, одно из которых зарядили волокнами чистого пластика, а другое смесью с солью палладия. Из смеси сделали одну из граней детали, и после ванны с раствором никелесодержащего соединения покрыли слоем металла.

Для сравнения исследователи изготовили такие же детали, но другими методами. В одном случае предмет из однородного пластика просто окунули в раствор хлорида палладия, в другом смесь из хлорида палладия с АБС-пластиком напылили воздушным способом. В первом случае никель плохо закрепилось на образце, а в напыление катализатора и предварительное замешивание его в пластик дали примерно равную адгезию. Оба метода приводят к схожему результату, но изготовление смеси проще, так как оборудование для напыления дорогое и редко устанавливается на принтеры.

Разработка сингапурских ученых позволит упростить металлизацию пластиковых деталей, но если нет цели сделать проще, то с помощью управляемой зарядом 3D-печати можно изготовить вещи, где металл и пластик по-настоящему сплетены в микроскопических деталях. Кроме того, швейцарцы придумали способ печатать разными видами стекла.

Василий Зайцев