早稻田大学发布金属- 塑料混合3D 打印方法

　　近日，日本早稻田大学公布了一则报道The Best of Both Worlds: A New Take on Metal–Plastic Hybrid 3D Printing（两全其美 ：一种新颖的金属-塑料混合3D打印），称他们开发出一种新的混合技术，该技术可以生产由金属和塑料制成的3D 物体。

　　尽管3D 打印塑料结构局部区域的金属化已经引起了极大的关注。但是金属和塑料增材制造技术由于它们的加工温度有显著的差异，目前只能分别进行3D 打印。

　　新的混合打印方法，使用了一台具有双喷嘴的打印机。一个喷嘴挤出标准熔融塑料（ABS），而另一个喷嘴挤出含有PdCl2 的ABS。通过使用两个喷嘴选择性地打印不同区域，Pd 会打印到特定区域。Pd 是一种催化剂，它可以促进镍（Ni）等金属化学沉积。最终通过化学镀层，获得一种仅在选定区域上具有金属涂层的塑料结构。新的混合 3D 打印方法具有几个优势：区域选择性金属化、与常规熔丝制造成型（FFF）打印机兼容、不损坏打印结构、环境友好等。

　　金属电镀塑料的方法很多，从气相沉积技术到电镀方法不等。它们的成本和复杂性各不相同，并且需要非常昂贵的设备。用于电镀塑料的化学方法通常使用钯作为电镀催化剂，将塑料浸没在钯浴中，Pd 胶体沉积在表面上。然后，将Pd 催化的工件浸入化学沉积浴中，以在表面覆盖目标金属（本研究中为镍）。但是，由于3D 打印机中使用的塑料（本研究中的ABS）主要是疏水性的，因此沉积的金属与表面之间没有很强的粘附力，因此涂层不均匀。

　　新的混合3D 打印方法在塑料结构的选定区域上沉积金属。除了纯塑料ABS 灯丝外，还制备了载有PdCl2 的 ABS 灯丝。在3D 打印过程中，使用纯ABS 线材制造工件的基本结构，使用含有PdCl2 的ABS 线材涂覆选定的目标区域。

　　由于工件在选定区域中已经含有Pd 催化剂，因此可以将其直接浸入化学镀浴中（即跳过传统工艺中的催化步骤）。

　　使用不同的催化方法获得的3D 打印的ABS 结构：（A）图1A 中所示的常规方法：浸入Pd 离子溶液中（两步PdCl2 / SnCl2 催化）。双向箭头指示浸入深度。（B）区域选择性催化：将ABS 和PdCl2 混合丙酮溶液通过喷嘴在空气压力下粘合。（C）区域选择性催化：使用含有PdCl2 的ABS 线材通过FFF 工艺3D 打印。左边是3D 打印后进行催化处理的图像，右边是化学沉积之后的图像。