Meer laservermogen maakt een snellere productie mogelijk van uiterst nauwkeurige polymere onderdelen over 12 ordes van grootte

Een krachtige laser, een geoptimaliseerde optische baan, een gepatenteerde adaptieve resolutietechnologie en slimme algoritmen voor laserscannen hebben UpNano, een in Wenen gevestigd hightechbedrijf, in staat gesteld om 3D-printen met hoge resolutie te produceren als nooit tevoren.

“Onderdelen met een resolutie op nanoschaal en microschaal kunnen nu in 12 ordes van grootte worden geprint – binnen tijden die nooit eerder zijn bereikt. Dit is bereikt door UpNano, een spin-out van de TU Wien, die een hoogwaardige polymerisatie van twee fotonen ontwikkelde. (2PP) 3D-printsysteem dat polymere onderdelen kan produceren met een volume van 100 tot 1012 kubieke micrometer. Tegelijkertijd maakt de printer een resolutie op nano- en microschaal mogelijk “, aldus het bedrijf in een verklaring.

Onlangs demonstreerde het bedrijf dit opmerkelijke vermogen door vier modellen van de Eiffeltoren te printen, variërend van 200 micrometer tot 4 centimeter – met een perfecte weergave van alle minuscule structuren binnen 30 tot 540 minuten. Hiermee is 2PP 3-D-printing klaar voor toepassingen in R&D en industrie die tot nu toe onmogelijk leken.

Volgens het bedrijf kon de ultraprecieze productietechnologie van 2PP 3D-printen tot dusverre alleen worden geoptimaliseerd voor een zeer beperkt schaalbereik. Ook de productie in het centimeterbereik (mesobereik) duurde extreem lang en was dus onaantrekkelijk voor kwantitatieve productie in de industrie. UpNano demonstreert nu wat onmogelijk leek: hun NanoOne-printsysteem kan zeer nauwkeurige exemplaren produceren met een nano- en micrometerresolutie die varieert van centi-, tot milli- tot micrometer groot. En dit binnen enkele minuten.

Fotonen met kracht

“We hebben een innovatieve adaptieve resolutietechnologie ontwikkeld en gepatenteerd voor ons 3D-printsysteem”, legt Peter Gruber, hoofd technologie en medeoprichter van UpNano, uit.

“Samen met een geoptimaliseerd optisch pad en slimme algoritmen, kunnen we het volledige laservermogen tot 1 Watt benutten, wat meerdere keren meer is dan in vergelijkbare systemen”, voegde hij eraan toe.

Zo’n krachtige laser levert voldoende energie voor afdrukken op hoge snelheid, vooral in de modus adaptieve resolutie. Dit is in feite een aanzienlijk voordeel in vergelijking met andere systemen die zwakkere lasers gebruiken en daarom een ​​beperkte doorvoer hebben.

“Het voordeel van deze innovatie”, voegt Bernhard Küenburg, CEO van UpNano toe, “is het meest opvallend in het meso-assortiment. Het NanoOne-systeem biedt aanzienlijk snellere productietijden dan andere systemen. Voeg hier onze gepatenteerde adaptieve resolutie-technologie aan toe en je eindigt met de mogelijkheid om centimeter grote objecten te printen met een micrometerresolutie in korte productiecycli. ”

Dit algoritme maakt een verbreding van de laserspot mogelijk tot een factor 10 in overeenstemming met de specificaties van het geprinte preparaat. Een eenvoudige wijziging van de objectieven (er zijn verschillende beschikbaar, variërend van 4x vergroting tot 100x) maakt de productie mogelijk van onderdelen in het microbereik met resoluties op nanometerschaal.

Ook dit is veel sneller dan andere systemen dankzij de specifieke optische paden, de geoptimaliseerde scanalgoritmen en de gepatenteerde adaptieve resolutietechnologie. In feite is de NanoOne in staat objecten te vervaardigen met volumes variërend over 12 ordes van grootte. Afmetingen in het micrometerbereik zijn even goed mogelijk als in het centimeterbereik, met behoud van een ultrahoge resolutie. En dat alles in de kortst mogelijke tijd.

Dankzij deze grote veelzijdigheid heeft het systeem direct na de introductie grote belangstelling ontvangen voor R&D en de industrie. Een voorbeeld voor het gebruik ervan in de geneeskunde en onderzoek is de productie van micronaalden met nauwe toleranties en gedefinieerde kenmerken zoals de scherpe punt, de canule of het reservoir.

Functionele micromechanische onderdelen weerspiegelen een ander interessant toepassingsgebied voor de UpNano-technologie. Een benchmarkvoorbeeld is een functionele veer met een hoogte van 6 millimeter geprint in minder dan zes minuten of tweecomponenten onderdelen met meegeleverde beweegbare elementen, geprint in enkele printopdrachten voor medische toepassingen.

Filters zijn de derde van talrijke voorbeelden die het groottebereik van de NanoOne demonstreren. Maten van enkele vierkante centimeters met poriegroottes in het micrometerbereik met enkele cijfers kunnen binnen enkele uren worden geprint.

“Dergelijke filters hebben exact gedefinieerde poriegroottes voor 100 procent van alle poriën”, legt Küenburg uit. Variaties in poriegroottes zijn dus even verleden tijd als onbevredigende filterresultaten. Op deze manier biedt de NanoOne van UpNano een nieuwe horizon voor filter- en scheidingsprocessen – een horizon die de innovatiekracht van het bedrijf illustreert.