Stampa 3D ad alta risoluzione: una maggiore potenza del laser consente la produzione di componenti in plastica di alta precisione
L’uso di potenti laser consente a uno specialista austriaco per la stampa 3D 2PP di produrre una produzione rapida e ad alta precisione in entrambe le aree nano, micro e meso.
La potente potenza del laser, le strutture ottiche ottimizzate, la risoluzione adattiva brevettata e gli algoritmi intelligenti per lo scanner rendono possibile nella stampa 3D ad alta precisione ciò che gli altri non riescono: produzione oltre 12 ordini di grandezza con risoluzioni nell’intervallo nanometrico e micrometrico – e ad una velocità mai raggiunta prima. UpNano GmbH di Vienna, uno spin-out dell’Università tecnica locale, che sviluppa il sistema di stampa 3D di fascia alta NanoOne, può produrre componenti in plastica con un volume da 100 a 1012 micrometri cubi.
L’azienda lo ha recentemente dimostrato con quattro modelli della Torre Eiffel fabbricati utilizzando il processo 2PP, di dimensioni variabili da 200 micrometri a 4 centimetri di altezza, con riproduzione esatta di tutti i dettagli più fini, che hanno richiesto non più di 30 a 540 minuti per la produzione. Questa capacità ora consente l’uso della stampa 3D 2PP per applicazioni industriali e di ricerca e sviluppo precedentemente impossibili.
La stampa 3D mediante polimerizzazione a 2 fotoni (2PP) è un processo di produzione ultra preciso che, fino ad ora, poteva essere ottimizzato solo per un intervallo di dimensioni molto limitato. Inoltre, la produzione di componenti nella gamma del centimetro ha richiesto tempi estremamente lunghi e quindi è apparsa inadatta all’uso in serie industriale. L’austriaca UpNano GmbH sta ora dimostrando con il suo sistema di stampa NanoOne che c’è un altro modo. I componenti in plastica di alta precisione con una risoluzione nell’intervallo micrometrico e nanometrico possono essere prodotti in centimetri, millimetri o micrometri – in pochi minuti.
Fotoni potenti
“Abbiamo sviluppato e brevettato un’innovativa tecnologia di risoluzione adattiva per il nostro sistema di stampa”, spiega Peter Gruber, Head of Technology e co-fondatore di UpNano. “Insieme ad algoritmi codificati internamente e soprattutto a una struttura ottica appositamente sviluppata, possiamo utilizzare laser con una potenza dell’ordine dei watt. Questo è dozzine di volte più forte rispetto a sistemi comparabili. ”Anche quando la risoluzione viene regolata, la maggiore potenza del laser fornisce energia sufficiente per ottenere la necessaria polimerizzazione del materiale di stampa – un chiaro vantaggio rispetto ad altri sistemi.
“Un vantaggio”, sottolinea Bernhard Küenburg, amministratore delegato di UpNano, “che è particolarmente efficace nell’area meso e consente al nostro sistema di produrre molto più velocemente lì. Se si aggiunge la nostra tecnologia di risoluzione adattiva brevettata a questo, la produzione di componenti di diversi centimetri di grandi dimensioni con strutture di pochi micrometri in cicli molto rapidi riesce. Questo algoritmo consente di espandere la dimensione dello spot laser fino a un fattore 10, adattato alla rispettiva configurazione del componente. “
Un semplice cambio di obiettivo (sono disponibili diversi obiettivi con un ingrandimento compreso tra 4x e 100x) consente la produzione di pezzi nella gamma micro con lo stesso sistema, che hanno una risoluzione nella gamma nanometrica. Grazie alla speciale struttura ottica, agli algoritmi di scansione ottimizzati e alla risoluzione adattiva, anche questo riesce a una velocità senza precedenti. Il sistema NanoOne crea la produzione di componenti, il cui volume può arrivare fino a 12 potenze di dieci: Le lunghezze dei bordi nella gamma micrometrica sono le più possibili come nella gamma dei centimetri e quella con la massima risoluzione. E tutto in brevissimo tempo.
Dalla ricerca e sviluppo all’industria
Grazie a questo elevato livello di flessibilità e versatilità, il sistema sta ottenendo un crescente riconoscimento nella R&S e nell’industria subito dopo la sua introduzione. Un esempio di applicazione è la produzione di microaghi con forme precisamente dimensionate e definite della punta, dei canali del fluido e dei serbatoi per l’uso in medicina e ricerca.
Le parti micromeccaniche funzionali sono un’altra eccitante area di applicazione della tecnologia UpNano. Un ottimo esempio è un pennino funzionante alto 6 millimetri che è stato stampato in meno di 6 minuti. Sono già state prodotte anche parti bicomponenti, che includevano parti mobili e potrebbero essere prodotte per applicazioni di tecnologia medica in un unico processo di stampa.
Un terzo esempio in cui la scala del sistema entra in gioco è la produzione di filtri. Le aree di diversi centimetri quadrati con dimensioni dei pori nel piccolo intervallo di micrometro a una cifra possono essere stampate in ore. “Questi filtri sono caratterizzati da dimensioni dei pori definite con precisione per il 100% di tutti i pori”, spiega Bernhard Küenburg. Le variazioni nella dimensione dei pori appartengono al passato così come i processi di filtraggio impuri. Il NanoOne di UpNano consente un approccio completamente nuovo ai processi di filtrazione e separazione ed è un esempio della forza innovativa dell’azienda.
