UpNano和Glassomer聯(lián)手開發(fā)高分辨率熔融石英玻璃部件

2024年7月24日，南極熊獲悉，高分辨率微尺度3D打印公司UpNano GmbH和德國玻璃制造專家Glassomer GmbH共同開發(fā)了一種新的材料和3D打印工藝，可以利用熔融石英（SiO₂）玻璃制造高分辨率的小型部件。這種創(chuàng)新方法將Glassomer在玻璃制造領(lǐng)域深厚的專業(yè)知識與UpNano基于雙光子聚合（2PP）的NanoOne解決方案結(jié)合起來。

△UpQuartz納米復(fù)合材料能夠生產(chǎn)具有微尺度特征的小尺度結(jié)構(gòu)

3D打印玻璃，尤其是熔融石英玻璃，由于其極高的熔點（約1700°C），面臨著多重挑戰(zhàn)。到目前為止，這種材料的增材制造主要依賴于非商業(yè)化系統(tǒng)，無法實現(xiàn)高分辨率或高質(zhì)量表面的要求。然而，現(xiàn)在的情況有了顯著的改善。UpNano和Glassomer聯(lián)合設(shè)計了一種基于2PP的3D打印工藝，能夠生產(chǎn)毫米到厘米尺度的小型熔融石英零件，具有光滑的表面和微米級的特征。

△內(nèi)徑為126µm的熔融石英套管用于安裝和連接裸光纖玻璃

2PP 3D打印技術(shù)與UpQuartz材料的應(yīng)用

該工藝本身基于三個步驟。UpNano材料與應(yīng)用團隊負(fù)責(zé)人Markus Lunzer解釋道：“第一步是利用2PP 3D打印提供的所有優(yōu)勢，設(shè)計和打印所需的結(jié)構(gòu)。第二步是去除有機粘合劑材料，然后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)工藝。第三步的核心是新開發(fā)的納米復(fù)合材料UpQuartz?！?br />
UpQuartz是一種納米復(fù)合材料，由懸浮在特殊聚合物基質(zhì)中的SiO2納米顆粒組成，適用于2PP工藝。復(fù)合樹脂在3D打印機中逐層光聚合，形成生坯部件，需進(jìn)行燒結(jié)。在這一步驟中，通過在600°C下燒結(jié)生坯部件來去除聚合物基質(zhì)。隨后，石英玻璃顆粒必須熔合以形成密實的最終部件。這一步驟需要在約1300°C的高溫下進(jìn)行燒結(jié)。從生坯部件到成品熔融石英玻璃組件，各向同性收縮約為30%，在設(shè)計階段應(yīng)予以考慮。

△熔融石英濾芯，孔徑180µm。過濾器長3.6mm，內(nèi)徑為875µm

生產(chǎn)高分辨率熔融石英玻璃部件的能力可以開拓醫(yī)療、研究、工程和化學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。該材料具有出色的光學(xué)性能、耐高溫性、耐化學(xué)性和生物相容性，而UpNano的2PP 3D打印技術(shù)增加了生產(chǎn)具有微米級特征的復(fù)雜3D打印結(jié)構(gòu)的能力。Lunzer補充道：“我們開發(fā)的這種創(chuàng)新生產(chǎn)工藝非常適合需要高分辨率和高精度的大型3D打印玻璃部件”

△Glassomer與Lithoz合作開發(fā)的復(fù)合漿料

Glassomer一直在探索和調(diào)整熔融石英玻璃的其他生產(chǎn)方法，包括軟光刻、注塑成型和其它類型的3D打印。2023年，Glassomer與Lithoz合作開發(fā)并發(fā)布了LithaGlass，這是一種基于石英的復(fù)合漿料，適用于Lithoz基于光刻的陶瓷3D打印技術(shù)，它的性能與熔融石英玻璃相似。現(xiàn)在，借助聯(lián)合開發(fā)的UpQuartz材料，2PP成為熔融石英玻璃的可行生產(chǎn)選擇，具有高分辨率和高精度等優(yōu)勢。