UpNanoとGlassomerが高解像度の溶融シリカガラス部品の開発で提携

この投稿は warrior bear によって 2024-7-24 17:00 に最後に編集されました。

2024年7月24日、Antarctic Bearは、高解像度のマイクロスケール3Dプリント企業であるUpNano GmbHとドイツのガラス製造専門企業であるGlassomer GmbHが、溶融石英（SiO₂）ガラスを使用して高解像度の小型部品を製造できる新しい材料と3Dプリントプロセスを共同で開発したことを知りました。この革新的なアプローチは、Glassomer のガラス製造に関する深い専門知識と、2 光子重合 (2PP) に基づく UpNano の NanoOne ソリューションを組み合わせたものです。

△UpQuartzナノコンポジットは、マイクロスケールの特徴を備えた小規模構造を生成できます
3D プリントガラス、特に溶融シリカガラスは、融点が非常に高い (約 1700°C) ため、さまざまな課題があります。これまで、このような材料の付加製造は、主に非商用システムに依存してきましたが、それらのシステムでは、要求される高解像度や高い表面品質を実現することはできませんでした。しかし、現在では状況は大幅に改善されています。 UpNano と Glassomer は共同で、滑らかな表面とマイクロメートルスケールの特徴を備えたミリメートルからセンチメートルスケールの小さな溶融シリカ部品を製造できる 2PP ベースの 3D 印刷プロセスを設計しました。

△126µm内径溶融シリカスリーブ、裸ファイバーグラスの設置および接続用
2PP 3Dプリント技術とUpQuartz材料の応用

プロセス自体は 3 つのステップに基づいています。 UpNano の材料およびアプリケーションチームの責任者である Markus Lunzer 氏は、次のように説明しています。「最初のステップは、2PP 3D 印刷の利点をすべて活用して、目的の構造を設計および印刷することです。2 番目のステップは、有機結合材を除去し、その後に高温焼結プロセスを実行することです。3 番目のステップの核となるのは、新しく開発されたナノ複合材料 UpQuartz です。」

UpQuartz は、2PP プロセスに適した特殊なポリマーマトリックスに懸濁した SiO2 ナノ粒子で構成されるナノ複合材料です。複合樹脂は 3D プリンター内で層ごとに光重合され、焼結が必要な緑色の部品を形成します。このステップでは、グリーンパーツを 600°C で焼結することにより、ポリマーマトリックスを除去します。その後、石英ガラス粒子を融合させて高密度の最終部品を形成する必要があります。この工程では、約 1300°C の高温で焼結する必要があります。グリーン部品から完成した石英ガラス部品までの等方性収縮は約 30% であり、設計段階で考慮する必要があります。

△石英ガラスフィルターエレメント、孔径180µm。フィルターの長さは3.6mm、内径は875µmです。
高解像度の石英ガラス部品を製造できる能力により、医療、研究、工学、化学などの分野での応用が可能になります。この素材は優れた光学特性、耐高温性、耐薬品性、生体適合性を備えており、UpNano の 2PP 3D 印刷技術により、ミクロンスケールの特徴を持つ複雑な 3D 印刷構造を生産できるようになります。ルンツァー氏はさらに次のように付け加えた。「当社が開発した革新的な製造プロセスは、高解像度と高精度が求められる大型の3Dプリントガラス部品に最適です。」

△ GlassomerとLithozが開発した複合スラリー
Glassomer は、ソフトリソグラフィー、射出成形、その他の種類の 3D 印刷など、石英ガラスの他の製造方法を研究し、採用してきました。 2023年、GlassomerはLithozと提携し、溶融石英ガラスに似た特性を持つ、Lithozのリソグラフィーベースのセラミック3Dプリント技術に適した石英ベースの複合スラリーであるLithaGlassを開発し、リリースしました。現在、共同開発された UpQuartz 材料により、2PP は高解像度や高精度などの利点を備えた溶融シリカガラスの実現可能な生産オプションになります。

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