Un laser ad alta potenza, percorso ottico ottimizzato, una tecnologia di risoluzione adattativa brevettata, e algoritmi intelligenti per la scansione laser hanno permesso a UpNano, un'azienda high-tech con sede a Vienna, per produrre stampe 3D ad alta risoluzione come mai viste prima.

"Le parti con risoluzione su nano e microscala possono ora essere stampate su 12 ordini di grandezza, in tempi mai raggiunti in precedenza. Ciò è stato realizzato da UpNano, uno spin-out della TU Wien, che ha sviluppato un sistema di stampa 3D a polimerizzazione a due fotoni (2PP) di fascia alta in grado di produrre parti polimeriche con un volume compreso tra 100 e 1012 micrometri cubi. Allo stesso tempo, la stampante consente una risoluzione su nano e microscala, ", ha dichiarato la società in una nota.

Recentemente l'azienda ha dimostrato questa straordinaria capacità stampando quattro modelli della Torre Eiffel che vanno da 200 micrometri a 4 centimetri, con una perfetta rappresentazione di tutte le minuscole strutture entro 30-540 minuti. Con questo, La stampa 3D 2PP è pronta per applicazioni in ricerca e sviluppo e nell'industria che sembravano finora impossibili.

Secondo la società, la tecnologia di produzione ultra precisa della stampa 3D 2PP finora poteva essere ottimizzata solo per un intervallo di scala molto limitato. Anche, la produzione nell'intervallo centimetrico (intervallo meso) richiedeva tempi estremamente lunghi e quindi non era attraente per la produzione quantitativa nell'industria. UpNano ora dimostra ciò che sembrava impossibile:il loro sistema di stampa NanoOne può produrre campioni altamente precisi con risoluzioni nanometriche e micrometriche che vanno da centi-, di dimensioni da milli a micrometro. E questo in pochi minuti.

Fotoni con potenza

"Abbiamo sviluppato e brevettato un'innovativa tecnologia di risoluzione adattiva per il nostro sistema di stampa 3D, " ha spiegato Peter Gruber, capo della tecnologia e co-fondatore di UpNano.

"Insieme a un percorso ottico ottimizzato e algoritmi intelligenti, possiamo utilizzare la piena potenza del laser fino a 1 Watt, che è molte volte di più rispetto a sistemi comparabili, " Ha aggiunto.

Un laser così potente fornisce energia sufficiente per la stampa ad alta velocità, specialmente nella modalità di risoluzione adattiva. Questo, infatti, è un vantaggio significativo rispetto ad altri sistemi che utilizzano laser più deboli e quindi hanno un rendimento limitato.

"Il vantaggio di questa innovazione, " ha aggiunto Bernhard Küenburg, CEO di UpNano, "è più notevole nella gamma meso. Il sistema NanoOne offre tempi di produzione notevolmente più rapidi rispetto ad altri sistemi. Aggiungi la nostra tecnologia di risoluzione adattiva brevettata a questo e finirai con la capacità di stampare oggetti di grandi dimensioni centimetriche con una risoluzione micrometrica in brevi cicli di produzione ."

Questo algoritmo permette un allargamento dello spot laser fino ad un fattore 10 in accordo con le specifiche del provino stampato. Un semplice cambio di obiettivi (ce ne sono diversi disponibili, che vanno da ingrandimento 4x a 100x) consente la produzione di parti nella gamma micro con risoluzioni su scala nanometrica.

Questo, pure, è molto più veloce di altri sistemi grazie ai percorsi ottici specifici, gli algoritmi di scansione ottimizzati e la tecnologia proprietaria di risoluzione adattiva. Infatti, il NanoOne è in grado di produrre oggetti con volumi che variano tra 12 ordini di grandezza. Le dimensioni nella gamma dei micrometri sono ugualmente possibili come nella gamma dei centimetri, pur mantenendo una risoluzione ultra elevata. E tutto questo nel più breve tempo possibile.

Grazie a questa elevata versatilità, il sistema è stato accolto con grande interesse nella ricerca e sviluppo e nell'industria subito dopo la sua introduzione. Un esempio per il suo utilizzo in medicina e ricerca è la produzione di micro aghi con tolleranze strette e caratteristiche definite come la punta affilata, la cannula o il serbatoio.

Le parti micromeccaniche funzionali riflettono un'altra interessante area di applicazione della tecnologia UpNano. Un esempio di benchmark è una molla funzionale con un'altezza di 6 millimetri stampata in meno di sei minuti o parti a due componenti con elementi mobili inclusi, stampati in singoli lavori di stampa per applicazioni med-tech.

I filtri sono il terzo di numerosi esempi che dimostrano la gamma di dimensioni del NanoOne. Dimensioni di diversi centimetri quadrati con dimensioni dei pori nell'intervallo micrometrico a una cifra bassa possono essere stampate in poche ore.

"Tali filtri hanno dimensioni dei pori esattamente definite per il 100% di tutti i pori, " ha spiegato Küenburg. Le variazioni nelle dimensioni dei pori sono quindi storia tanto quanto lo sono i risultati del filtro insoddisfacenti. In questo modo, il NanoOne di UpNano offre un nuovo orizzonte per i processi di filtraggio e separazione, un orizzonte che esemplifica il potere innovativo dell'azienda.