UpNano GmbH u Beču, Austrija, zajedno je razvio novi proizvodni proces za 3D štampane predmete od topljenog kvarca. Ova inovativna tehnologija omogućava proizvodnju visoko preciznih oblikovanih delova u mm i cm opsegu.
Proces je zasnovan na inovaciji Glassomer GmbH (Freiburg, Nemačka) i modifikovan je za dvofotonsku polimerizaciju (2PP) 3D štampanje koristeći UpNano NanoOne sistem za štampanje visoke rezolucije. Ovo su 2PP 3D štampači sa najvišim performansama na tržištu, koji mogu da štampaju više od 15 redova veličine.
Proizvodnja sitnih i složenih 3D objekata od stakla je izazovan proces. Još je izazovnije ako je potreban materijal da bude visokokvalitetno topljeno silicijum-dioksid (SiO 2 ) staklo, koje ima izuzetno visoku tačku topljenja. Jedine moguće metode koje se mogu koristiti zasnivaju se na nekomercijalno dostupnoj opremi i uključuju topljenje staklenih vlakana korišćenjem laserskih zraka ili modeliranje fuzionisanog taloženja za proizvodnju natrijum-kalc stakla.
Ove metode često rezultiraju konačnim proizvodima sa grubim površinama koje su nepoželjne. Sada su UpNano i Glassomer razvili brzi proces 3D štampanja za proizvodnju glatkih spojenih delova silicijum dioksida u mm i cm opsegu sa karakteristikama u opsegu μm.
„To je proces u tri koraka“, objašnjava Markus Lunzer, vođa tima za materijale i aplikacije u UpNano-u. „Prvi korak je dizajn i štampanje željene strukture koristeći sve prednosti koje nudi 2PP 3D štampanje. Drugi korak je uklanjanje organskog vezivnog materijala nakon čega sledi proces sinterovanja na visokoj temperaturi, treći korak.“
U osnovi ovoga je novorazvijeni nanokompozit „UpKuartz“. Pored nanočestica SiO 2, sadrži posebno dizajniranu polimernu matricu koja omogućava da se kompozit pre svega štampa 2PP 3D. Proces štampanja proizvodi „zeleni deo“ koji već ima oblik konačne i željene strukture.
Da bi se na kraju dobio proizvod fuzionisanog silicijum dioksida, polimerna matrica se mora ukloniti. Zagrevanje zelenog dela na 600°C efikasno uklanja polimernu matricu, ostavljajući iza sebe „smeđi deo“. Sastoji se od nanočestica SiO 2 u obliku konačnog proizvoda. Struktura se sinteruje i spaja nakon izlaganja na 1300°C.
Tokom naknadne obrade, predmet se podvrgava izotropnom skupljanju od približno 30%. Ovo se lako može nadoknaditi odgovarajućim povećanjem zelenog dela pomoću UpNano softvera.
„Ovaj inovativni proizvodni proces koji smo razvili“, kaže Lunzer, „idealno je prikladan za veće 3D štampane staklene delove koji zahtevaju visoku rezoluciju i visoku preciznost, u oblastima inženjeringa, hemijskih, medicinskih ili istraživačkih aplikacija.“
Taljeni silicijum nudi vrhunska optička svojstva, zajedno sa biokompatibilnošću, kao i visokom hemijskom inertnošću i izuzetnom otpornošću na toplotu, što ga čini idealnim materijalom za širok spektar primena. Ovaj novi razvoj označava značajan napredak u potencijalu 2PP 3D štampanja, nakon nedavnog uspeha UpNano-a u unapređenju testiranja materijala 2PP 3D štampanih delova korišćenjem UpNano štampača i smola za makroskopske uzorke.
Pored toga, štampači kompanije su nedavno korišćeni za postizanje značajne prekretnice u 2PP 3D štampanju proizvodnjom holističkih ugrađenih mikrofluidnih čipova, kao i mikrostruktura od volframa i platine sa (pod) μm rezolucijom.
Proizvodnja predmeta od fuzionisanog silicijuma pomoću 2PP 3D štampanja je zajednički razvoj kompanije UpNano i Glassomer. Nemačka kompanija je ranije omogućila proizvodnju predmeta od topljenog silicijuma primenom tehnologija kao što su meka litografija, brizganje, kao i konvencionalna 3D štampa. Sada, zajednički razvoj materijala kompanija UpNano i Glassomer takođe omogućava upotrebu visokopreciznog 2PP 3D štampanja za proizvodnju predmeta od fuzionisanog silicijum-dioksida.
Ova serija razvoja predstavlja primer UpNano-ovog inovativnog kapitala na visoko konkurentnom tržištu 2PP 3D štampača, upotpunjen kontinuiranim i rastućim komercijalnim uspehom serije NanoOne štampača. U stvari, prodaja u 2023. porasla je za 57% u odnosu na prethodnu godinu i kupcima se sada pruža usluga na pet kontinenata.
Svi NanoOne štampači su opremljeni patentiranom tehnologijom adaptivne rezolucije, koja omogućava da se laserski zrak proširi za faktor 10 za bilo koji cilj. Nedavno ažuriranje softvera omogućilo je besprekorno šivanje, a s obzirom na sve dostupne module, serija NanoOne štampača se sada smatra najsvestranijim i najbržim 2PP 3D štampačem na tržištu.
„Brzina, rezolucija i svestranost naših štampača čine ih moćnim alatima za masovnu proizvodnju visoko preciznih delova. Naš sve veći asortiman materijala proširuje opseg primene. S vremenom ćemo proširiti i spektar usluga koje ponuda“, dodaje Bernhard Kuenburg, izvršni direktor UpNano-a.
