UpNano公司,成立于2018年,由维也纳科技大学分离而来,致力于开发、生产和销售高分辨率3D打印机。借助基于激光的双光子聚合(2 Photonen Polymerisation,2PP)技术,可以打印精度为100nm(100纳米对应于十分之一毫米)的结构元素。其应用程序主要来自大学研究,但越来越多地来自行业

突破性的高分辨率3D打印,制造符合ISO标准的大尺寸零件

2020年5月27日,来自奥地利维也纳的技术领先者UpNano公司利用纳米分辨率3D打印技术,成功制造出厘米大小的弯曲和拉伸测试试样。

纳米级精度3D打印的ISO标准材料测试样件,可达1欧分硬币那么

      这是一项可3D打印200纳米精度的技术,首次实现了根据ISO标准,制造厘米大小的材料表征测试试样。高精度双光子聚合(2PP)3D打印的创新领导者UpNano GmbH公司,成功在NanoOne打印机上,用其特定的光聚合物,打印出了ISO测试所需的尺寸和形状的测试样品。这是与奥地利维也纳大学(TU Wien)合作的成果。

光子3D打印技术原理

双光子吸收(2PA)的空间选择性。2PA的概率在聚焦点之外显著降低,因此也降低了荧光体积,实现了更高的空间分辨率。荧光显微镜中单光子束路径和多光子束路径的直接比较显示,2PA仅出现在光束的焦点处。因此,单体交联仅在焦平面上发生,因为聚合反应取决于这种非线性吸收,而在1光子吸收的情况下,发射的光会沿整个光束吸收。这解释了为什么逐层生产采用基于单束光子的工艺(例如立体光刻)生产的零件,而双光子零件却可以3D打印小于100nm分辨率物体的原因。

从纳米到厘米的大跨度3D打印

此前,人们认为,使用光聚合物作为材料,在亚微米的精度范围内,双光子3D打印机不能打印出ISO测试所需的(大)尺寸试样。UpNano专有的自适应分辨率技术与强大的激光器相结合,打破了这个不可能性,可以使用符合ISO标准的材料,为工业和学术界3D打印纳米尺寸的零件。
      高分辨率的3D打印技术可以生产出比传统制造工艺更小、更精确的零件。然而,随着这项技术的潜力越来越受关注,世界各地的工业和研究机构,都要求获得关于各种打印技术所使用的大量不同材料的质量信息。

这通常来说很困难,因为大多数标准的材料规格测试方法需要的试样,比高分辨率3D打印机能够生产的试样大得多。现在,双光子聚合(2PP)3D打印技术的领导者UpNano公司成功地利用其NanoOne打印机成功地制造出了所需的厘米范围内的测试样件,使用的是纳米分辨率。
专利技术:自适应分辨率

用获得专利的UpNano自适应分辨率技术,可以显著提高生产制造效率。软件在高分辨率和低分辨率区域对选定的几何进行分类,并相应地调整激光体素的大小。

· 高生产率段。为了提高生产效率,在保持打印部件的机械性能的同时,扩大了激光焦点,以提高产量。

       · 高分辨率段。激光器紧紧聚焦,在表面以达到最高的分辨率。

      激光的焦点可以扩大,或者精确地聚焦在外壳和精细的细节上。因此,可以显著提高吞吐量,同时更快地打印内部区域。

高速高分辨率3D打印

      “我们专利的自适应分辨率技术,可以根据所需的几何形状和分辨率来调整激光光斑尺寸。它使NanoOne-打印机能够制造出具有纳米分辨率的样件,尺寸最大可达厘米。”技术负责人兼UpNano公司联合创始人之一的Peter Gruber解释道。"我们现在生产尺寸为2厘米的弯曲测试试样和长度为3.5厘米的拉伸测试试样。" 使用通用性能材料UpPhoto,他们能够在10小时内完成30个弯曲测试试样,在9小时内完成12个结构更复杂的拉伸测试试样。NanoOne这个打印速度也非常不错,被认为是市场上最快的高分辨率3D打印系统之一。此外,如此数量的测试样品,使测试系列符合统计合理的结果,所以材料规格符合ISO标准。

 NanoOne双光子3D打印机

“缺乏标准化的材料规格,是在工业环境中使用高性能3D打印技术的严重障碍。全球工业的分散式生产流程和保修规定都是以标准和规范为基础的。如果你的材料或设备不适合这个精细化的系统,那么它可能对3D打印有好处,但对批量生产没有好处”,首席执行官Bernhard Küenburg强调了UpNano所取得的进步的重要性。通过解决技术行业的这个要求,他们加强了在高性能3D打印新兴市场的创新者的地位:销售高速度的2PP 3D打印系统,在短生产周期内的生产率是其他系统的百倍。

3D打印活细胞

使用光敏生物材料的双光子3D打印制造的锁球,把细胞聚在一起

NanoOne系统的功能不仅能满足工业的要求,也能满足研究机构的要求。就在最近,UpNano公司向奥地利维也纳MedUni公司出售了一套设备,将被用于各种研究用途。包括生物医学研究所需的精细结构,如支架、膜或微通道,UpBio感光聚合物为这些组织的打印提供了可能性。这种特殊的树脂允许嵌入活体细胞进行双光子 3D打印,是生物医学研究的新选择。