UpNano&Cubicure合作：新型納米3D打印材料可承受 300°C 高溫

2022年11月，南極熊獲悉，奧地利公司UpNano和Cubicure合作推出了一種熱變形溫度(HDT) 高達 300 ° C 的雙光子聚合 (2PP) 材料。這種高 HDT 材料被稱為 UpThermo，有望為納米3D打印電子元件開辟道路。



熱變形溫度 (HDT)

熱變形溫度 (HDT) 或熱變形溫度是衡量聚合物在高溫和給定載荷下抗變化的能力。它也被稱為“負載下的變形溫度”（DTUL）或“負載下的熱變形溫度（HDTUL）”。

與任何機加工零件一樣，在設(shè)計階段，機械師必須了解材料對加工時產(chǎn)生的熱量有何反應。工具與材料接觸時會產(chǎn)生熱量，而塑料有隨熱移動的趨勢。

●為了獲得具有正確尺寸和公差的成品，了解給定聚合物的熱變形溫度非常重要。

●HDT 表示可用于比較不同材料的值

●它應用于產(chǎn)品設(shè)計、工程和使用熱塑性部件的產(chǎn)品制造

●更高的 HDT 溫度意味著注塑成型工藝中的成型工藝更快


Cubicure



●熱光刻技術(shù)
UpThermo 是使用 Cubicure 的用于粘性樹脂材料的熱光刻技術(shù)制成的，Cubicure 首席執(zhí)行官 Robert Gmeiner 博士對此表示：“熱光刻技術(shù)開辟了更廣闊的工藝窗口——也適用于光聚合微型 3D 打印。借助我們的技術(shù)，可以根據(jù)應用目的定制聚合物，還可以生產(chǎn)耐高溫部件。這是我們與 UpNano 合作的基礎(chǔ)。”

熱光刻技術(shù)的核心在于專門開發(fā)的加熱和涂層機制。這種機制能夠在高達 120 °C 的工作溫度下以最高精度安全地處理高粘度樹脂和漿料。升高的溫度不僅會影響樹脂的粘度，還會影響其穩(wěn)定性和反應性。因此，需要精確的工藝處理和控制以避免意外聚合，從而避免材料降解。因此，可以精確控制所有過程元件的溫度?？梢哉f，該工藝定義了形狀和材料。基于改進的工藝，可以打印更廣泛的幾何形狀和光敏聚合物。具體來說，這種熱光刻最大的挑戰(zhàn)是在打印過程中加熱涂覆的薄層原材料。在任何情況下，都必須避免溫度峰值和局部過熱。

●高粘度樹脂
Cubicure 的目標是增材制造具有出色沖擊強度和熱變形溫度的聚合物零件，同時具有盡可能高的表面質(zhì)量。Cubicure主要開發(fā)一種特殊的 3D 打印技術(shù)，該技術(shù)適用于處理高粘度材料。

Cubicure 開發(fā)的高性能光敏聚合物是高粘度甚至是固體物質(zhì)，迄今為止在任何商業(yè)立體光刻生產(chǎn)現(xiàn)場都無法加工。由于流體粘度對溫度有很強的依賴性，因此實施了加熱的 3D 打印過程。但是，這個過程還需要防止樹脂的意外過熱和熱誘導聚合。關(guān)于 Cubicure 3D 打印機處理技術(shù)，SLA 機器中已知的曝光過程與特殊的、新開發(fā)的、可加熱的涂層系統(tǒng)相結(jié)合。正是有了熱光刻技術(shù)，樹脂的分子量、功能和化學性質(zhì)可以定制。

UpNano



UpNano提供的系統(tǒng)允許用戶3D打印具有170納米和高達厘米尺寸細節(jié)的微小結(jié)構(gòu)。通過將超小特征與相對較大的部件相結(jié)合，該公司將納米級特性帶入了宏觀世界。UpNano已經(jīng)提供適用于光學和生物打印的材料，此次這種用于2PP的新型化學物質(zhì)為電子和電氣元件、微型模具、光學部件等開辟了可能性。此次合作將使兩家公司能夠合作實現(xiàn)共贏。

在這次合作中，還看到了不同工程學科的融合。長期以來，工程和制造的不同領(lǐng)域是孤島，彼此相對孤立。即使在復雜的車輛和其他系統(tǒng)上，電子和機械工程也是嚴格分離的學科，總是獨立研究，然后被集成到組件和最終零件中，公司很少真正聯(lián)合執(zhí)行這些活動。

3D打印支持多學科團隊
通過增材制造 (AM)，可以見證集成工程和開發(fā)團隊的出現(xiàn)，這些團隊同時在許多領(lǐng)域和技能上進行合作。因為3D打印可以改變部件以散熱、流體和通道電導管，同時充當外殼，所以這種集成是有利的。

當然，我們在其他領(lǐng)域看到了更多的集成工程和其他系統(tǒng)，大家可以想想生物力學工程師或其他制造仿生設(shè)備的人。然而，還需要更深層次的整合。正如身體中使用的光學和生物力學系統(tǒng)所證明的那樣，生物打印部件可以很容易地通過聚合物進行電力驅(qū)動或增強。新的藥物支架、可吸收植入物的類型，以及體內(nèi)的其他新型裝置，電光方面的突破也可以加強該領(lǐng)域的更多設(shè)備。

2PP 是一種通用技術(shù)，可以使用單一機器和單一技術(shù)制造所有必需的系統(tǒng)和部件，無論是柔性軟機器人、3D打印電路、電池還是傳感器。我們可以看到的是一種真正革命性的集成設(shè)計和制造方法，它將電子學、生物學、力學和光學技術(shù)融合到集成系統(tǒng)中。納米打印及其他領(lǐng)域的此類發(fā)展可能會導致醫(yī)學、物理學、工程學、材料科學、光刻、電子學等領(lǐng)域的進一步突破。

UpNano 位于這些多個領(lǐng)域的交叉點，由于能夠生產(chǎn)機械、電氣和生物部件，該公司很可能成為有望迎來真正制造業(yè)革命的公司之一。