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在工业4.0下，互联产品与其相关数据基础服务的价值创造日益凸显，部分产品必须兼具机械与电气性能，从而演变成机电一体化系统。这种被称为机电一体化集成设备(MID)的系统，正逐渐崭露头角，扮演着推动工业4.0浪潮的关键角色。相较于传统的2D印刷电路板(PCB)相比，MID凭借更高的设计灵活性与集成密度，为电子及机电系统的深度小型化开辟了广阔空间。利用增材制造(AM)工艺制造此类系统，不仅可以实现复杂结构、减少组件数量、降低成本，还适用于可持续小批量生产。自1999年开始，已有诸多应用实例表明，通过增材制造技术可以将电功能嵌入零部件之中。
然而，现有文献中所描述的AM-MID生产工艺通常高度依赖于新材料或特定制造方法的组合应用。当制造商需要用未知的粉末、纤维或树脂来替换其成熟稳定的材料时，增材制造面临着功能异化的风险。因此，该研究致力于探索一种无需专门的材料或局限于单一AM技术的MID生产方法。
在该研究中，研究团队提出了一条工艺链，使得采用工业标准材料制备的增材制造三维结构可在其表面直接构筑导电路径，成为具备机电一体化功能的组件。该工艺链的核心在于：首先对组件表面进行遮蔽处理，通过激光辐射根据电路几何形状选择性地移除遮蔽层；随后在湿化学浴环境中，表面裸露出的钯核与之发生反应，彻底清除遮蔽物质，并通过化学镀沉积铜/镍/金等金属层。整个工艺链以光固化成型技术为增材制造的基准工艺，并成功移植至另外四种增材制造方法中。尽管各工艺形成的表面性质差异显著，但金属沉积的选择性均表现优异，且所形成的粘附强度及电导率可以与工业上常用的注塑成型机电一体化互连设备相媲美。
相关研究成果以题为“Integration of Mechatronic Functions on Additively Manufactured Components via Laser-Assisted Selective Metal Deposition”的论文发表在《Advanced Functional Materials》上。
图1. 不同稀释水平下各组件的遮蔽层图像：（a）DLP组件浸至虚线；（b）SLS组件浸至虚线；（c）DLP组件全浸。
图2. 采用SANCHO方法处理DLP组件的照片：（a）短ETL；（b）长ETL。
图3. 采用SANCHO方法处理的（a）SLA、（b）PolyJet、（c）SLS、（d）MJF的2D组件照片以及（e）SLA、（f）PolyJet、（g）SLS、（h）MJF的3D组件照片。
图4.增材制造制备组件的SEM图像：（a）立体光刻组件；（b）PolyJet组件；（c）选择性激光烧结组件；（d） HP多射流熔融组件。
-编辑：王云飞-
-审核：张毫杰-
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浙江工业大学
激光先进制造研究院
