2024年7月28日，據(jù)資源庫了解，UpNano GmbH與Glassomer GmbH共同開發(fā)了一種新型3D打印熔融石英物體的制造工藝，能夠生產(chǎn)毫米和厘米范圍內的高精度形狀部件。

熔融石英以其優(yōu)異的光學性能、生物相容性、高化學惰性和出色的耐熱性，成為理想的廣泛應用材料。然而，用玻璃制造微小復雜的3D物體，尤其是高熔點的高質量熔融石英(SiO?)玻璃，是一項挑戰(zhàn)。現(xiàn)有方法包括使用激光束熔化玻璃纖維或通過熔融沉積成型生產(chǎn)鈉鈣玻璃，但這些方法通常會導致產(chǎn)品表面粗糙。

孔徑為180μm的熔融石英濾芯，圖片來源：UpNano

為了解決這一問題，UpNano與Glassomer合作開發(fā)了一種快速3D打印工藝，可以生產(chǎn)尺寸在毫米和厘米范圍內、特征在微米范圍內的光滑熔融石英部件。該工藝基于Glassomer GmbH的玻璃生產(chǎn)技術，并使用UpNano的NanoOne高分辨率打印系統(tǒng)進行了改進，實現(xiàn)了雙光子聚合(2PP)3D打印。

新工藝的核心是新開發(fā)的納米復合材料“UpQuartz”。這種材料包含SiO2納米顆粒和專門設計的聚合物基質，使其能夠進行2PP 3D打印。打印過程會生成一個“綠色部分”，其形狀已與最終結構一致。將綠色部分加熱到600°C，可有效去除聚合物基質，留下“棕色部分”。在暴露于1300°C后，結構會燒結和熔合。后處理階段，物體會經(jīng)歷約30%的各向同性收縮，使用UpNano軟件對綠色部分進行適當調整可以輕松誤差補償。

3D打印的埃菲爾鐵塔玻璃制品，圖片來源：UpNano

UpNano材料與應用團隊負責人Markus Lunzer解釋道：“第一步是利用雙光子3D打印的優(yōu)勢，設計并打印所需的結構。第二步是去除有機粘合劑材料，第三步是進行高溫燒結?！盠unzer補充道：“我們開發(fā)的這種創(chuàng)新生產(chǎn)工藝非常適合工程、化學、醫(yī)療或研究應用領域中需要高分辨率和高精度的大型3D打印玻璃部件?！?br />
這一新進展標志著2PP 3D打印潛力的重大進步。UpNano最近利用其打印機和樹脂進行了材料測試，成功制作出宏觀測試樣本，并用于生產(chǎn)整體嵌入式微流控芯片以及具有(亞)微米分辨率的鎢和鉑微結構，取得了重要里程碑。相關論文發(fā)表在《Engineering》雜志上。

2024年7月28日，據(jù)資源庫了解，UpNano GmbH與Glassomer GmbH共同開發(fā)了一種新型3D打印熔融石英物體的制造工藝，能夠生產(chǎn)毫米和厘米范圍內的高精度形狀部件。

熔融石英以其優(yōu)異的光學性能、生物相容性、高化學惰性和出色的耐熱性，成為理想的廣泛應用材料。然而，用玻璃制造微小復雜的3D物體，尤其是高熔點的高質量熔融石英(SiO?)玻璃，是一項挑戰(zhàn)。現(xiàn)有方法包括使用激光束熔化玻璃纖維或通過熔融沉積成型生產(chǎn)鈉鈣玻璃，但這些方法通常會導致產(chǎn)品表面粗糙。

孔徑為180μm的熔融石英濾芯，圖片來源：UpNano

為了解決這一問題，UpNano與Glassomer合作開發(fā)了一種快速3D打印工藝，可以生產(chǎn)尺寸在毫米和厘米范圍內、特征在微米范圍內的光滑熔融石英部件。該工藝基于Glassomer GmbH的玻璃生產(chǎn)技術，并使用UpNano的NanoOne高分辨率打印系統(tǒng)進行了改進，實現(xiàn)了雙光子聚合(2PP)3D打印。

新工藝的核心是新開發(fā)的納米復合材料“UpQuartz”。這種材料包含SiO2納米顆粒和專門設計的聚合物基質，使其能夠進行2PP 3D打印。打印過程會生成一個“綠色部分”，其形狀已與最終結構一致。將綠色部分加熱到600°C，可有效去除聚合物基質，留下“棕色部分”。在暴露于1300°C后，結構會燒結和熔合。后處理階段，物體會經(jīng)歷約30%的各向同性收縮，使用UpNano軟件對綠色部分進行適當調整可以輕松誤差補償。

3D打印的埃菲爾鐵塔玻璃制品，圖片來源：UpNano

UpNano材料與應用團隊負責人Markus Lunzer解釋道：“第一步是利用雙光子3D打印的優(yōu)勢，設計并打印所需的結構。第二步是去除有機粘合劑材料，第三步是進行高溫燒結?！盠unzer補充道：“我們開發(fā)的這種創(chuàng)新生產(chǎn)工藝非常適合工程、化學、醫(yī)療或研究應用領域中需要高分辨率和高精度的大型3D打印玻璃部件?！?br />
這一新進展標志著2PP 3D打印潛力的重大進步。UpNano最近利用其打印機和樹脂進行了材料測試，成功制作出宏觀測試樣本，并用于生產(chǎn)整體嵌入式微流控芯片以及具有(亞)微米分辨率的鎢和鉑微結構，取得了重要里程碑。相關論文發(fā)表在《Engineering》雜志上。