En laser med hög effekt, optimerad optisk väg, en patenterad adaptiv upplösningsteknik, och smarta algoritmer för laserskanning har aktiverat UpNano, ett högteknologiskt företag baserat i Wien, att producera högupplöst 3D-utskrift som aldrig sett förut.

"Delar med nano- och mikroskalaupplösning kan nu skrivas ut i 12 storleksordningar - inom tider som aldrig uppnåtts tidigare. Detta har åstadkommits av UpNano, en spin-out av TU Wien, som utvecklade ett high-end två-foton polymerisation (2PP) 3-D-utskriftssystem som kan producera polymera delar med en volym som sträcker sig från 100 till 1012 kubik mikrometer. Samtidigt tillåter skrivaren en upplösning i nano- och mikroskala, ", säger företaget i ett uttalande.

Nyligen visade företaget denna anmärkningsvärda förmåga genom att skriva ut fyra modeller av Eiffeltornet som sträcker sig från 200 mikrometer till 4 centimeter – med perfekt representation av alla små strukturer inom 30 till 540 minuter. Med detta, 2PP 3-D-printing är redo för tillämpningar inom FoU och industri som hittills verkade omöjliga.

Enligt företaget, den ultraexakta produktionstekniken för 2PP 3-D-utskrift har hittills endast kunnat optimeras för ett mycket begränsat skalaområde. Också, produktion i centimeter-intervallet (meso-intervallet) tog extremt lång tid och var därför oattraktivt för kvantitativ produktion inom industrin. UpNano visar nu vad som verkade omöjligt:​​deras NanoOne-utskriftssystem kan producera mycket exakta prover med nano- och mikrometerupplösning som sträcker sig från centi-, till milli- till mikrometer i storlek. Och detta inom några minuter.

Fotoner med kraft

"Vi utvecklade och patenterade en innovativ adaptiv upplösningsteknik för vårt 3D-utskriftssystem, " förklarade Peter Gruber, chef för teknik och medgrundare av UpNano.

"Tillsammans med en optimerad optisk väg och smarta algoritmer, vi kan utnyttja hela lasereffekten upp till 1 watt, vilket är flera gånger mer än i jämförbara system, " han lade till.

En sådan kraftfull laser levererar tillräckligt med energi för höghastighetsutskrifter, särskilt i det adaptiva upplösningsläget. Detta, faktiskt, är en betydande fördel jämfört med andra system som använder svagare lasrar och därför är begränsade i genomströmning.

"Fördelen med denna innovation, " tillade Bernhard Küenburg, VD för UpNano, "är mest anmärkningsvärt i meso-sortimentet. NanoOne-systemet erbjuder betydligt snabbare produktionstider än andra system. Lägg till vår patenterade adaptiva upplösningsteknologi till detta och du slutar med en förmåga att skriva ut centimeter stora objekt med en mikrometerupplösning i korta produktionscykler ."

Denna algoritm tillåter en breddning av laserpunkten upp till en faktor 10 i enlighet med specifikationerna för det tryckta provet. En enkel ändring av mål (det finns olika tillgängliga, allt från 4x förstoring till 100x) möjliggör produktion av delar i mikroområdet med upplösningar på nanometerskala.

Detta, för, är mycket snabbare än andra system tack vare de specifika optiska vägarna, de optimerade skanningsalgoritmerna och den egenutvecklade adaptiva upplösningstekniken. Faktiskt, NanoOne kan tillverka föremål med volymer som sträcker sig över 12 storleksordningar. Dimensioner i mikrometerområdet är lika möjliga som i centimeterområdet, samtidigt som ultrahög upplösning bibehålls. Och allt det på kortast möjliga tid.

Tack vare denna höga mångsidighet, systemet har mötts av stort intresse för FoU och industrin direkt efter införandet. Ett exempel på dess användning inom medicin och forskning är produktionen av mikronålar med snäva toleranser och definierade egenskaper som den vassa spetsen, kanylen eller reservoaren.

Funktionella mikromekaniska delar återspeglar ett annat intressant användningsområde för UpNano-teknologin. Ett benchmarking exempel är en funktionell fjäder med en höjd av 6 millimeter tryckt på mindre än sex minuter eller tvåkomponentsdelar med inkluderade rörliga element, skrivs ut i enstaka utskriftsjobb för medicintekniska tillämpningar.

Filter är det tredje av många exempel som visar storleksområdet för NanoOne. Storlekar på flera kvadratcentimeter med porstorlekar i det låga ensiffriga mikrometerområdet kan skrivas ut inom några timmar.

"Sådana filter har exakt definierade porstorlekar för 100 procent av alla porer, " förklarade Küenburg. Variationer i porstorlekar är alltså lika mycket historia som otillfredsställande filterresultat. På detta sätt NanoOne från UpNano erbjuder en ny horisont för filtrerings- och separationsprocesser – en horisont som exemplifierar företagets innovativa kraft.