UpNanoとCubicureのコラボレーション：新しいナノ3Dプリント素材は300°Cの高温に耐えられる

2022年11月、Antarctic Bearは、オーストリアの企業UpNanoとCubicureが協力して、熱変形温度（HDT）が最大300°Cの2光子重合（2PP）材料を発売したことを知りました。 UpThermo と呼ばれるこの高 HDT 材料は、ナノ 3D プリント電子部品への道を開くものと期待されています。

熱たわみ温度 (HDT)

熱たわみ温度 (HDT) または熱たわみ温度は、高温および所定の荷重下でのポリマーの変化に対する抵抗の尺度です。これは、荷重たわみ温度 (DTUL) または荷重たわみ温度 (HDTUL) とも呼ばれます。

他の機械加工部品と同様に、設計段階で、機械工は加工中に発生する熱に対して材料がどのように反応するかを理解する必要があります。ツールが材料に接触すると熱が発生し、プラスチックは熱によって動く傾向があります。

●正しい寸法と公差を備えた完成品を得るためには、特定のポリマーの熱変形温度を知ることが非常に重要です。

●HDTは異なる材料を比較するために使用できる値を示します

●熱可塑性樹脂部品を使用した製品の設計、エンジニアリング、製造に使用されます。

●HDT温度が高いほど、射出成形プロセスでの成形プロセスが速くなります。

キュービキュア

熱リソグラフィー技術
UpThermo は、粘性樹脂材料用の Cubicure 社の熱リソグラフィー技術を使用して製造されています。「熱リソグラフィーは、フォトポリマーマイクロ 3D 印刷にも、より広いプロセスウィンドウを提供します」と、Cubicure 社の CEO である Robert Gmeiner 博士は述べています。「当社の技術により、ポリマーを目的の用途に合わせて調整し、耐高温部品を製造できます。これが UpNano とのコラボレーションの基盤です。」

熱リソグラフィーの核となるのは、特別に開発された加熱およびコーティング機構です。この機構は、最高 120 °C の動作温度で高粘度の樹脂やペーストを安全に、最高の精度で処理することができます。温度の上昇は樹脂の粘度だけでなく、安定性や反応性にも影響を及ぼします。したがって、意図しない重合とそれに伴う材料の劣化を回避するには、正確なプロセスの取り扱いと制御が必要です。したがって、すべてのプロセスコンポーネントの温度を正確に制御できます。プロセスによって形状と材質が決まると言えます。改善されたプロセスに基づいて、より広範囲の形状と感光性ポリマーを印刷できます。具体的には、このタイプの熱リソグラフィーの最大の課題は、印刷プロセス中に塗布された原材料の薄い層を加熱することです。いかなる場合でも、温度のピークと局所的な過熱は避けなければなりません。

●高粘度樹脂
Cubicure の目標は、可能な限り最高の表面品質を保ちながら、優れた衝撃強度と熱たわみ温度を備えたポリマー部品を付加的に製造することです。 Cubicure は、高粘度材料の加工に適した特殊な 3D プリント技術を開発しています。

Cubicure が開発した高性能フォトポリマーは、粘性が非常に高く、固体の物質であるため、これまでは商業的なステレオリソグラフィー生産現場では処理が不可能でした。流体の粘度は温度に大きく依存するため、加熱された 3D プリントプロセスが実装されました。ただし、このプロセスでは、樹脂の偶発的な過熱や熱による重合に対する保護も必要です。 Cubicure 3D プリンタープロセスでは、SLA マシンの既知の露光プロセスと、新しく開発された特殊な加熱可能なコーティングシステムが組み合わされています。熱リソグラフィーにより、樹脂の分子量、機能性、化学的性質をカスタマイズできます。

アップナノ

UpNano が提供するシステムにより、ユーザーは最小 170 ナノメートルから最大数センチメートルのサイズの微細構造を 3D プリントできます。同社は、超小型の特徴と比較的大きなコンポーネントを組み合わせることで、ナノスケールの特性をマクロの世界にもたらします。 UpNano はすでに光学およびバイオプリンティングに適した材料を提供しており、この 2PP の新しい化学は、電子および電気部品、マイクロモールド、光学部品などの可能性を切り開きます。この提携により、両社は協力して相互の成功を達成できるようになります。

このコラボレーションにより、さまざまなエンジニアリング分野の統合も実現しました。長い間、エンジニアリングと製造のさまざまな領域はサイロ化されており、互いに比較的孤立していました。複雑な車両やその他のシステムであっても、電子工学と機械工学は厳密に別々の分野であり、常に個別に研究され、その後コンポーネントや最終部品に統合されるため、企業が実際にこれらの活動を共同で実行することはほとんどありません。

3D プリントは多分野にわたるチームをサポートします<br /> 積層造形 (AM) により、多くの分野とスキルを同時に連携する統合エンジニアリングチームと開発チームの出現を目の当たりにすることができます。この統合は、3D プリントにより、ハウジングとして機能しながら、熱や液体を放散し、電気導管を導く部品を変換できるため有利です。

もちろん、他の分野でも統合エンジニアリングやその他のシステムが見られるようになってきています。バイオメカニクスエンジニアやバイオニックデバイスを作る人たちのことを考えてみてください。しかし、より深い統合が必要です。バイオプリントされた部品は、体内で使用される光学システムや生体力学システムによって実証されているように、電気的に簡単に作動させたり、ポリマーで強化したりできます。新しい薬剤溶出ステント、吸収性インプラントの種類、その他の体内の新しいデバイス、そして電気光学の進歩により、この分野のデバイスがさらに強化される可能性もあります。

2PP は、柔軟なソフトロボット、3D プリント回路、バッテリー、センサーなど、必要なすべてのシステムとコンポーネントを 1 台のマシンと 1 つのテクノロジーを使用して製造できる汎用テクノロジーです。私たちが目にしたのは、電子工学、生物学、機械工学、光学を統合システムに融合した、統合設計および製造に対する真に革新的なアプローチでした。ナノプリンティングやその他の分野におけるこのような発展は、医学、物理学、工学、材料科学、リソグラフィー、エレクトロニクスなどの分野でさらなる進歩をもたらす可能性があります。

UpNano はこれらの複数の分野の交差点に位置し、機械、電気、生物部品を生産する能力を備えているため、真の製造革命の先駆けとなる企業の 1 つとなる可能性があります。

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