《Advanced Materials》高分辨率、高速、大尺寸，新一代雙光子3D打印

2024年2月，南極熊獲悉，研究人員首次使用標(biāo)準(zhǔn)化方法測(cè)試了毫米至厘米范圍內(nèi)的雙光子聚合 (2PP) 3D 打印塊狀樣本的機(jī)械性能。這項(xiàng)綜合研究由來(lái)自維也納技術(shù)大學(xué) (TU Wien)、加州理工學(xué)院 (Caltech) 和亞琛工業(yè)大學(xué)的研究人員以及 UpNano GmbH 的材料專家，是一項(xiàng)跨國(guó)合作。這一突破進(jìn)展使用了商用 2PP 3D 打印機(jī)（UpNano 的 NanoOne）與可高速加工的樹(shù)脂。



測(cè)試結(jié)果現(xiàn)已發(fā)表在《Advanced Materials》上，結(jié)果表明與丙烯酸酯樹(shù)脂 (ETA/TTA) 相比，UpPhoto 和 UpDraft 樹(shù)脂具有卓越的材料質(zhì)量，兩種材料在打印后立即完全固化，無(wú)需進(jìn)行后處理。


△借助 UpNano 的樹(shù)脂和 NanoOne 系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化材料測(cè)試推進(jìn) 2PP 3D 打印

最新一代 2PP 3D 打印機(jī)將可實(shí)現(xiàn)的高分辨率與高生產(chǎn)速度（高達(dá) >450 mm3/h）結(jié)合在一起，能夠制造尺寸達(dá)幾厘米的大型結(jié)構(gòu)。這使得 2PP 3D 打印對(duì)于工業(yè)應(yīng)用和大規(guī)模生產(chǎn)都具有吸引力。因此，2PP 3D 打印零件機(jī)械表征的標(biāo)準(zhǔn)化方法變得越來(lái)越重要。該國(guó)際團(tuán)隊(duì)現(xiàn)已首次成功地將標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法應(yīng)用于（宏觀）2PP 3D 打印零件（例如 35 毫米大型 ISO 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣本），從而為了解其機(jī)械性能提供了寶貴的見(jiàn)解。



UpNano 首席執(zhí)行官 Bernhard Küenburg 說(shuō)道：“目前，微米級(jí)或納米級(jí) 2PP 3D 打印部件還沒(méi)有公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法。即使存在，大型零件的機(jī)械性能也不能簡(jiǎn)單地從小尺寸的樣品中推斷出來(lái)。因此，維也納工業(yè)大學(xué)團(tuán)隊(duì)和同事的此項(xiàng)工作是 2PP 3D 打印工業(yè)應(yīng)用道路上的真正突破�！�

借助 UpNano 的樹(shù)脂和 NanoOne 系統(tǒng)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化材料測(cè)試推進(jìn) 2PP 3D 打印。該團(tuán)隊(duì)能夠測(cè)試 2PP 3D 打印材料的各種機(jī)械性能，包括拉伸、彎曲和硬度，以及蠕變和斷裂行為。使用的材料是 ETA/TTA – 乙氧基化 (20/3)-三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 (ETA) 與三羥甲基丙烷三丙烯酸酯 (TTA) 的組合 – 以及 UpNano GmbH 的兩種市售材料 – UpPhoto 和 UpDraft。為了達(dá)到大型樣品所需的生產(chǎn)速度，該團(tuán)隊(duì)使用了安裝在 UpNano NanoOne 打印機(jī)上的 10 倍或 5 倍物鏡。

該研究的作者表示：“研究結(jié)果表明，在研究的三種材料中，只有UpPhoto 和 UpDraft適合大尺寸制造，這是由于其具有整體均衡特性。ETA/TTA 不適合放大制造，因?yàn)樗�的可加工尺寸較小、應(yīng)力引起的微裂紋以及最終產(chǎn)品的韌性普遍較低。”

UpPhoto 和 UpDraft 的 2PP 3D 打印還可以在打印后立即生產(chǎn)完全固化的堅(jiān)固部件，無(wú)需后固化。這對(duì)于微流體裝置的 3D 打印尤其有利，因?yàn)樗�能夠生產(chǎn)復(fù)雜的內(nèi)部微通道結(jié)構(gòu)。

UpNano



UpNano是2PP領(lǐng)域的專家，公司報(bào)告指出，2023年它的NanoOne雙光子聚合（2PP）3D打印機(jī)系列在全球需求的推動(dòng)下，營(yíng)業(yè)額顯著增長(zhǎng)了57%。在許多公司面臨挑戰(zhàn)的商業(yè)環(huán)境中，UpNano通過(guò)有效地滿足其2PP 3D打印機(jī)不斷增長(zhǎng)的需求，成功地應(yīng)對(duì)了復(fù)雜性。UpNano表示，NanoOne系列被定位為市場(chǎng)上速度最快的高清2PP 3D打印機(jī)之一，在美國(guó)機(jī)器數(shù)量大幅增加的今天，此定位也表明了UpNano致力于創(chuàng)新并積極與客戶合作。