ウィーン工科大学が2光子重合3Dプリント部品の初の標準化材料試験を実施

2024年2月27日、アンタークティックベアは、ウィーン工科大学、カリフォルニア工科大学などの国際合同チームがISO準拠の試験方法を使用して、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プリントブロックサンプルの機械的特性を初めて試験したことを知りました。この画期的な進歩は、市販されている最速の 2PP 3D プリンターの 1 つである UpNano 社の NanoOne ステレオリソグラフィーデバイスと、非常に高い体積構築速度で処理できる樹脂を組み合わせることで達成され、アップグレードが可能になりました。
△NanoOneプラットフォーム - 2PP 3Dプリンティングで最高の精度と比類のないスループットを実現この研究は、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の材料専門家からなる国際チームによって実施されました。研究結果はAdvanced Materialsに掲載されました。結果は、UpPhoto 樹脂と UpDraft 樹脂がアクリレート樹脂 (ETA/TTA) と比較して優れた材料品質を持っていることを示しています。どちらの材料も印刷後すぐに完全に硬化するため、後処理は必要ありません。
△ UpNano の NanoOne 2PP 3D プリンターを使用して製造された高さ 35 mm の ISO 標準テストサンプル 2 光子重合 (2PP) 3D プリントは、強力な高解像度の付加製造技術です。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）に標準試験方法を初めて適用することに成功し、そ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 氏は次のように語っています。「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。しかし、たとえあったとしても、大きな部品の機械的特性は、そのような小さな寸法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同僚たちの研究は、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。」
△ 2PP 印刷コンポーネントの材料試験における新たな境地を開く – UpNano の縮小印刷モードにより、ISO 標準試験片の印刷とその後の特性評価が可能になります。
研究チームは、2PP 3D プリント材料の引張、曲げ、硬度、クリープ、破壊挙動など、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。
UpNano の材料およびアプリケーションチームの責任者であり、この研究の著者でもある Markus Lunzer 氏は、次のように説明しています。「私たちが得た最も印象的な結果の 1 つは、研究した 3 つの材料のうち、UpPhoto と UpDraft だけがアップスケーリング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。」
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。
ISO規格に準拠した材料試験方法を確立することで、2PP 3Dプリンティングが量産用の製造方法となる道が開かれます。チームは、最速の 2PP 3D プリンターと高度な樹脂を組み合わせると何が達成できるかを実証しました。プリンターと樹脂の両方が UpNano によって製造・販売されているという事実は、同社がこの分野における革新的なリーダーとしての地位を再確認するものです。

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