電気化学的付加製造技術は、高い成形精度、低い空隙率、熱応力の欠如などの利点から、微細ナノ金属構造の製造において広く注目されている。電気化学的沈積技術の三次元成形能力を向上させるために、添加剤により制御された電気化学マイクロ流束3Dプリントによる微細銅構造物の方法を提案し、工程パラメータの最適化を行った。添加剤成分が銅の結晶に及ぼす微視的制御作用を詳細に分析し、理論的導出により陰極表面の沈積速度を求め、数値シミュレーションによって沈積過程中のエネルギー伝達と物質輸送を検討した。Taguchi実験により工程パラメータ範囲を予備選定し、その交互作用を示した。Taguchi実験結果に基づき応答曲面実験により工程パラメータ範囲をさらに絞り、各パラメータ間の影響を明らかにした。最後に、Taguchiおよび応答曲面実験から得られた最適パラメータを用い、異なるサイズの微細銅柱および螺旋構造の3Dプリントを行い、異なるサイズの銅柱の平均表面粗さS_aは0.065 μm、螺旋部品の表面粗さS_aは0.106～0.159 μmであった。実験結果は、添加剤制御型電気化学マイクロ流束3Dプリント技術が金属3D複雑構造物および部品を高精度に製造する能力を有し、優れた工学的応用可能性を持つことを示した。

電気化学沈積;マイクロ流束;3Dプリント;添加剤;金属付加製造