低成本多金属4D打印ECAM技术，融合电化学工艺

南极熊发现，Scientific Reports上发布了低成本电化学多金属4D打印ECAM的论文。电化学增材制造（ECAM）是伦敦帝国理工学院（ICL）开发的低成本金属制造的新方法。

下面这台低成本电化学多金属3D打印机，看起来就像是使用普通的FDM 3D打印机进行改装，有“两个针筒组成的喷头”，使用电化学的工艺来处理金属材料。

△低成本电化学多金属3D打印机图解。 （a）前视图。 （b）打印头建立。 （c）突出显示沉积喷嘴和沉积的双金属条的详细视图。

Billy Wu博士是新的ECAM科学报告文章的三位作者之一。在担任ICL戴森设计工程学院能源与制造高级讲师期间，Wu博士还是该大学的增材制造网络（AMN）的联合负责人。

△ ECAM 3D打印的样本，拼写出伦敦帝国理工学院的缩写。

ECAM是一种基于电镀原理的制造方法，通常用于为珠宝首饰添加更多有价值的金属层。它使用带电金属离子的液体溶液作为原料，在与带负电的铜床接触时产生固体金属层。如Wu博士所解释的，用于该过程的常用材料包括“铜，锌，镍和锡”，尽管也可以使用合金。“基本上，”他补充道，“任何可以电镀的金属都可以用于ECAM工艺。”

△多材料3D打印过程的示意图。 （a）弯月面控制铜电沉积过程。 （b）弯月面控制镍电沉积过程

△3D打印铜镍双金属条的光学顶视图和横截面SEM显微照片，具有3小时（5V电压Cu）铜沉积时间和（a）1小时，（b）3小时和（c）5小时（ 2 V电压 Ni）镍沉积时间及伴随的EDS分析

例如，依赖于激光功率的电化学工艺优于其他金属制造技术的益处之一是，将多种金属熔合在一起变得更容易。反过来，这使科学家们可以尝试不同的材料组合，并探索单一金属结构中不可能实现的可能性。一种这样的可能性是产生4D打印金属物体，即在制造之后能够变形的物体。正如Wu博士所说，这是该团队最新报告的关键发展之一，“我们现在已经展示了使用多种金属进行打印的能力。”

“由于两种不同金属的热膨胀系数存在差异，因此我们能够设计出可随温度变化的4D结构。”

△双金属条的热机械性能相关公式

△图表：（a）在不同温度下测量不同Cu-Ni双金属条的弯曲角度。（b）具有理想几何形状的Cu-Ni双金属条的理论弯曲角度。 （c）XCT重建Cu（3hr）-Ni（1hr）和Cu（3hr）-Ni（5hr）样品具有重建的横截面图像。 （d）SEM显微照片和Cu-Ni-Cu界面的EDS映射。 （e）具有不同间隙的三层条带的位移测量宽度以及经过验证的FEA模拟。 （f）双金属条的电导率测量。（g）由打印双金属条驱动的简单电路的示意图和照片。

适用于高温应用的4D打印