电化学沉积增材制造——金属3D打印的一种新方法，可打印微尺度纯铜

近日，3D打印技术参考注意到，一家名为Fabric8 Labs的公司宣布完成5000万美元B轮融资，它开发了一种基于电化学增材制造的新方法用来3D打印金属零件。

笔者查询相关文献，发现国内吉林大学、长春理工大学、天津大学、河南工业大学等均有团队从事该技术的开发。根据相关研究，电沉积增材制造技术是基于电化学反应原理，将电解液中的相应金属离子还原并使之定向可控沉积，形成所需结构的金属3D打印技术，同时它也是微尺度增材制造技术中少数使用金属材料的技术，相对于其他金属微尺度增材制造技术（如电喷印等），效率较高、成本较低、方法分类较多。

精密金属微结构和微元器件往往是电子封装元器件、精密机械、微型航空航天设备、微机电系统等高科技微型产品实现和运行的核心载体。因此，长期以来人们对这些金属微观几何结构的有效制造进行了深入研究。迄今为止，已经开发出各种金属微加工技术，如机械微加工（微铣削、微车削、微钻孔等）、高能束微加工（激光束、电子束、离子束等)、放电微加工、微电化学加工和电化学沉积。

然而，这些微加工技术大多以减材制造方式生产微观几何形状，材料选择范围和可实现的几何形状受到很大限制。例如，使用机械加工方法制造微米和纳米尺度的难加工材料极具挑战性；在高能光束驱动的工艺加工微组件中会观察到重铸层、微裂纹、微孔隙和扭曲等缺陷。增材微制造通过层层连接材料形成微观几何形状，具有出色的自由成型和快速成型能力，可以显著降低减材制造技术的上述限制。

最常用的增材制造技术是由高能束驱动的技术，如电子/激光束选择性熔化和烧结。事实证明，由高能束驱动的3D打印方法所制造的微观几何结构通常无法使用，因为它们的形状存在明显的热/应力变形以及大量的空隙和裂纹缺陷。这主要是因为这些微观几何结构必须在极短的时间内经历剧烈的温度变化和相变。因此，热驱动的增材制造技术不足以生产高质量的金属微观几何形状，因此非常需要非热或低温微增材制造技术。

根据Fabric8 Labs公司官网相关信息，电化学增材制造是一种室温金属3D打印技术，无需热处理即可生产复杂、致密的金属部件。该技术能够制造具有微米级特征、复杂内部特征、高纯度材料的零件，同时具有快速可扩展、支持大规模制造的特点。Fabric8 Labs正致力于通过提供取代传统制造的先进制造服务来拓宽金属增材制造的市场。

Fabric8 Labs电化学3D打印的纯铜零件

电化学沉积的基本原理图和增材电化学微制造的工作模式

通过电化学增材制造的一些高精度复杂镍钴合金微器件