《先端材料》高解像度、高速、大型、新世代の2光子3Dプリント

《先端材料》高解像度、高速、大型、新世代の2光子3Dプリント
2024 年 2 月、Antarctic Bear は、研究者が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 2 光子重合 (2PP) 3D プリントされたバルク サンプルの機械的特性を初めてテストしたことを知りました。この包括的な研究は、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の材料専門家によって実施され、国際的な共同研究です。この画期的な成果には、市販の 2PP 3D プリンター (UpNano の NanoOne) と高速処理が可能な樹脂が使用されました。



現在 Advanced Materials に掲載されているテスト結果によると、 UpPhoto 樹脂と UpDraft 樹脂はアクリレート樹脂 (ETA/TTA) に比べて材料品質が優れており、どちらの材料も印刷後すぐに完全に硬化し、後処理を必要としないことがわかりました。


△UpNanoの樹脂とNanoOneシステムによる標準化された材料試験を通じて2PP 3Dプリントを進化させる

最新世代の 2PP 3D プリンターは、達成可能な高解像度と高い生産速度 (最大 >450 mm3/h) を組み合わせ、最大数センチメートルの大きさの大型構造物の製造を可能にします。これにより、2PP 3D プリンティングは産業用途や大規模生産にとって魅力的なものになります。したがって、2PP 3D プリント部品の機械的特性評価のための標準化された方法がますます重要になっています。国際チームは、(マクロ)2PP 3Dプリント部品(大型35 mm ISO標準試験片など)に標準試験方法を初めて適用することに成功し、それらの機械的特性に関する貴重な知見を提供しました



UpNano の CEO である Bernhard Küenburg 氏は、次のように述べています。「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。たとえあったとしても、大きな部品の機械的特性は、小さな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、TU Wien チームと同僚によるこの研究は、2PP 3D プリントの産業応用への道における真のブレークスルーです。」

UpNano の樹脂と NanoOne システムを使用した標準化された材料テストを通じて 2PP 3D プリントを進化させます。チームは、引張、曲げ、硬度、クリープ、破壊挙動など、2PP 3D プリント材料のさまざまな機械的特性をテストすることができました。使用された材料は、ETA/TTA(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)とトリメチロールプロパントリアクリレート(TTA)の組み合わせ)と、UpNano GmbH の市販材料 2 種類(UpPhoto と UpDraft)でした。大型サンプルに必要な生産速度を実現するために、チームは UpNano NanoOne プリンターに搭載された 10 倍または 5 倍の対物レンズを使用しました。

「研究結果によると、研究対象となった3つの材料のうち、UpPhotoとUpDraftだけが、全体的なバランスのとれた特性により、大規模製造に適している」と研究の著者らは述べている。「ETA/TTAは、加工可能なサイズが小さく、応力によって微小亀裂が生じ、最終製品の靭性が全般的に低いため、大規模製造には適していない。」

UpPhoto と UpDraft の 2PP 3D プリントでは、印刷後すぐに完全に硬化した固体部品が生成されるため、後硬化の必要がなくなります。これは、複雑な内部マイクロチャネル構造の製造を可能にするため、マイクロ流体デバイスの 3D プリントにとって特に有利です。

アップナノ



2PP分野の専門家であるUpNanoは、同社のNanoOne 2光子重合(2PP)3Dプリンターシリーズが世界的な需要に牽引され、2023年に57%の大幅な収益成長を遂げたと報告しました。多くの企業が困難な状況に直面しているビジネス環境において、UpNano は 2PP 3D プリンターの需要の高まりに効率的に対応することで、複雑な状況にうまく対処してきました。 UpNanoは、NanoOneシリーズは市場で最も高速な高解像度2PP 3Dプリンターの1つとして位置付けられていると述べました。米国でのマシンの数が大幅に増加している時期に、この位置付けは、UpNanoの革新への取り組みと顧客との積極的な協力を示すものでもあります。


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