研究者らが2光子重合(2PP)3Dプリント部品の初の標準化材料試験を実施

研究者らが2光子重合(2PP)3Dプリント部品の初の標準化材料試験を実施
この投稿は Bingdunxiong によって 2024-3-1 11:32 に最後に編集されました

南極熊の紹介:現在、2 光子重合 (2PP) 3D 印刷技術は革新的なプロセスであり、マイクロ光学やマイクロメカニクスなどのミクロン範囲の 3D 印刷アプリケーションに一般的に使用されています。このプロセスは、工業用途や大規模生産にも魅力的です。この方法は高精度の用途に使用されるため、2 光子重合 3D プリント部品の材料試験の標準化は特に重要です。

△引張材料試験用のISO標準試験片、高さ35mm、UpNanoのNanoOne 2PP 3Dプリントプラットフォームを使用して印刷
2024年3月1日、アンタークティックベアは、ウィーン工科大学(TU Wien)、カリフォルニア工科大学(Caltech)、アーヘン工科大学の研究者とUpNano GmbHの材料専門家が、(マクロ)2PP 3Dプリント部品(ISO規格に準拠した35mmの試験片など)の標準化された材料テストを初めて実施するための多国間共同研究を実施したことを知りました。この作業により、製造される部品が一定の品質と安全性を備えていることが保証されるとともに、これらの部品の機械的特性についての理解も深まります。

△この研究は、「標準化へのアプローチ:マクロ的2光子重合サンプルの機械的材料試験」というタイトルでAdvanced Materials誌に掲載されました(ポータル)
この研究は、標準化された方法を使用して、ミリメートルからセンチメートルの範囲で 2PP 3D プリントされたバルク サンプルの機械的特性をテストした初めての研究です。この新しい発見の重要性は、2PP 3D 印刷技術を大量生産の製造方法へと進化させるのに役立つ可能性があることです。これは、研究によって ISO 規格の要件を満たす材料試験手順が確立されたためです。この研究は、NanoOne 2PP 3Dプリンターと樹脂材料を使用して実施されました。

チームの調査結果によると、マクロ試験片に使用されるUpNanoのUpPhoto樹脂とUpDraft樹脂は、材料品質の点でアクリル樹脂(ETA/TTA)を使用した従来の樹脂3Dプリントよりも優れているだけでなく、それ自体で急速に硬化するため後処理も必要ありません。

UpNano の CEO である Bernhard Küenburg 氏は次のように付け加えました。「現在、マイクロまたはナノスケールの 2PP 3D プリント部品の標準化されたテスト方法は認められていません。しかし、たとえあったとしても、より大きな部品の機械的特性は、そのような小規模のサンプルから単純に推定することはできません。したがって、ウィーン工科大学のチームとその同僚たちの研究は、2PP 3D プリント技術の産業応用への道における真のブレークスルーです。」

△ナノワン 2PP 3Dプリンター
2PP 3Dプリント部品の機械的特性のテスト

2PP 3D プリント材料の機械的特性テストには、引張、曲げ、硬度特性と、クリープおよび破壊挙動が含まれます。研究チームは、ETA/TTA材料(エトキシル化(20/3)トリメチロールプロパントリアクリレート(ETA)およびトリメチロールプロパントリアクリレート(TTA))のほか、UpNano UpPhotoおよびUpDraftを使用しました。さらに、大型サンプルに必要な生産速度を満たすために、研究チームはNanoOneプリンターに搭載された10倍および5倍の対物レンズを使用しました。研究者らによると、これは市場で最速の商用2PP 3Dプリンターであり、大型サンプルに不可欠な15桁以上の印刷が可能です。

△テスト結果
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、次のように指摘しています。「私たちが得た最も印象的な結果の 1 つは、調査した 3 つの材料のうち、UpPhoto および UpDraft 樹脂のみがスケールアップに適しているということです。これは、処理ウィンドウが広く、全体的にバランスの取れた特性があるためです。一方、ETA/TTA は、処理ウィンドウが狭く、応力によって微小亀裂が生じ、最終製品の靭性が全体的に低いため、不適切であることがわかりました。」

この方法では複雑な内部マイクロチャネル構造を製造できるため、特にマイクロ流体デバイスの積層製造に大きな可能性を秘めています。 2PP が将来どのように進化するかに関係なく、特に標準化とテストが導入された後には、多くの新しいアプリケーションとコンポーネントが可能になります。






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