Micro stampa 3D

Avanzamento della stampa 3D 2PP con test sui materiali standardizzati

Reso possibile combinando il sistema NanoOne di UpNano con resine che possono essere lavorate a velocità di costruzione volumetrica molto elevate

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Per la prima volta, le proprietà meccaniche dei campioni sfusi stampati in 3D con polimerizzazione a due fotoni (2PP) nell’intervallo da millimetri a centimetri sono state testate utilizzando metodi standardizzati consolidati. Questa svolta è stata resa possibile combinando l’uso di una delle stampanti 3D 2PP più veloci disponibili in commercio – NanoOne di UpNano – con resine che possono essere lavorate a velocità di costruzione volumetrica molto elevate, consentendo l’upscaling.

Avanzamento della stampa 3D 2PP con test sui materiali standardizzati grazie alle resine UpNano e al sistema NanoOne.
Stampato utilizzando la piattaforma di stampa 3D NanoOne 2PP di UpNano,
con un’altezza di 35 mm.

I risultati dei test, ora pubblicati su “Advanced Materials”, dimostrano la qualità superiore dei materiali delle resine UpPhoto e UpDraft rispetto a una resina acrilica (ETA/TTA). Entrambi i materiali sono completamente polimerizzati immediatamente dopo la stampa, eliminando la necessità di post-trattamento. Una collaborazione multinazionale che ha coinvolto ricercatori dell’Università Tecnica di Vienna (TU Wien), del California Institute of Technology (Caltech) e dell’Università RWTH Aachen, insieme ad esperti di materiali di UpNano GmbH, ha condotto lo studio completo.

L’ultima generazione di stampanti 3D 2PP combina l’alta risoluzione ottenibile con un’elevata velocità di produzione (fino a >450 mm³/h) – consentendo la produzione di strutture di grandi dimensioni fino a diversi centimetri di dimensione. Ciò rende la stampa 3D 2PP attraente sia per le applicazioni industriali che per la produzione su larga scala. Di conseguenza, i metodi standardizzati per la caratterizzazione meccanica delle parti stampate in 3D 2PP stanno diventando sempre più importanti. Il team internazionale è ora riuscito, per la prima volta, ad applicare metodi di test standard a parti stampate in 3D 2PP su macroscala (ad esempio, campioni di prova standard ISO di 35 mm di larghezza), fornendo informazioni preziose sulle loro proprietà meccaniche.

“Attualmente, non esiste un metodo di test standardizzato accettato per le parti stampate in 3D 2PP su scala micro o nano. Ma anche se esistessero, le proprietà meccaniche di una parte su larga scala non potrebbero essere semplicemente estrapolate da campioni così piccoli. Pertanto, il lavoro del team e dei colleghi della TU Wien è una vera svolta sulla strada verso l’applicazione industriale della stampa 3D 2PP”, ha affermato Bernhard Küenburg, CEO di UpNano.

Avanzamento della stampa 3D 2PP con test sui materiali standardizzati grazie alle resine UpNano e al sistema NanoOne.Il team è stato in grado di testare un’ampia gamma di proprietà meccaniche del materiale stampato in 3D 2PP, tra cui trazione, flessione e durezza, nonché comportamento allo scorrimento e alla frattura. I materiali utilizzati erano ETA/TTA – triacrilato di trimetilolpropano (ETA) etossilato (20/3) in combinazione con triacrilato di trimetilolpropano (TTA) – e due materiali disponibili in commercio di UpNano GmbH – UpPhoto e UpDraft. Per raggiungere la velocità di produzione richiesta per campioni di grandi dimensioni, il team ha utilizzato obiettivi 10x o 5x montati su una stampante NanoOne di UpNano.

“Uno dei risultati più notevoli che abbiamo ottenuto è stato che dei tre materiali studiati, solo UpPhoto e UpDraft erano adatti all’upscaling. Ciò è dovuto alla loro ampia finestra di lavorazione e alle proprietà complessivamente ben bilanciate. L’ETA/TTA, d’altro canto, si è rivelato inadatto a causa della finestra di lavorazione ridotta, delle microfessurazioni indotte dallo stress e in generale della bassa tenacità del prodotto finale”, ha affermato Markus Lunzer, responsabile del team Materiali e applicazioni presso UpNano e ultimo autore dello studio.

La stampa 3D 2PP di UpPhoto e UpDraft può anche produrre parti completamente polimerizzate e quindi robuste subito dopo la stampa, senza necessità di polimerizzazione post-stampa. Ciò è particolarmente vantaggioso per la stampa 3D di dispositivi microfluidici, poiché consente la produzione di complesse strutture interne di microcanali.

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