UpNano entwickelt neues 3D-Druckverfahren für hochpräzise Quarzglasobjekte

Die UpNano GmbH aus Wien hat in Zusammenarbeit mit der Glassomer GmbH aus Freiburg ein neues Herstellungsverfahren für 3D-gedruckte Objekte aus Quarzglas entwickelt. Diese Technologie ermöglicht die Herstellung von hochpräzisen Bauteilen im Millimeter- und Zentimeterbereich und basiert auf der Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP), die mit den NanoOne-Druckern von UpNano durchgeführt wird. Diese Drucker sind derzeit die schnellsten kommerziell erhältlichen 2PP-3D-Drucker.

Die Herstellung komplexer und kleiner Objekte aus Quarzglas, einem Material mit einem hohen Schmelzpunkt, ist besonders anspruchsvoll. Bislang waren die verfügbaren Methoden auf nicht kommerziell erhältliche Geräte beschränkt, die oft raue Oberflächen erzeugten. Das neue Verfahren von UpNano und Glassomer ermöglicht jedoch die Produktion glatter Quarzglasbauteile mit Strukturen bis in den Mikrometerbereich.

„Es handelt sich um einen Prozess in drei Schritten“, erklärt Markus Lunzer, Teamleiter von Materials & Application bei UpNano. „Der erste Schritt besteht darin, die gewünschte Struktur zu entwerfen und zu drucken und dabei alle Vorteile des 2PP 3D-Drucks zu nutzen. Der zweite Schritt ist das Entfernen des organischen Bindematerials, gefolgt von einem Hochtemperatur-Sinterprozess, dem dritten Schritt.“

Der Kern des Verfahrens ist ein neu entwickeltes Nanokomposit namens „UpQuartz“, das SiO₂-Nanopartikel und eine spezielle Polymermatrix enthält, die den 2PP-Druck ermöglicht. Nach dem Druck entsteht ein „grünes Teil“, das die endgültige Form aufweist. Durch Erhitzen auf 600 °C wird die Polymermatrix entfernt, und das verbleibende „braune Teil“ wird bei 1300 °C gesintert, wobei eine isotrope Schrumpfung von etwa 30 % auftritt. Dies kann durch entsprechende Anpassungen im Druckprozess kompensiert werden.

„Dieses von uns entwickelte innovative Produktionsverfahren“, so Markus Lunzer, “eignet sich ideal für größere 3D-gedruckte Glasteile, die eine hohe Auflösung und Präzision erfordern, in den Bereichen Maschinenbau, Chemie, Medizin oder Forschung.“

Diese Entwicklung stellt einen bedeutenden Fortschritt in der 2PP-3D-Drucktechnologie dar und ergänzt die bisherigen Erfolge von UpNano, wie die Herstellung von mikrofluidischen Chips und Mikrostrukturen aus Wolfram und Platin mit submikrometergenauer Auflösung. UpNano hat kürzlich auch ein Software-Update durchgeführt, das nahtloses Stitching ermöglicht und die Vielseitigkeit der NanoOne-Drucker weiter verbessert.

„Die Geschwindigkeit, die Auflösung und die Vielseitigkeit unserer Drucker machen sie zu leistungsstarken Werkzeugen für die Massenproduktion von hochpräzisen Teilen. Unser ständig wachsendes Angebot an Materialien erweitert das Anwendungsspektrum. Zu gegebener Zeit werden wir auch bald unser Dienstleistungsangebot erweitern“, ergänzt Bernhard Küenburg, Geschäftsführer von UpNano.

Der Umsatz von UpNano stieg 2023 um 57 %, und die NanoOne-Drucker sind inzwischen auf fünf Kontinenten im Einsatz, was den Erfolg und die Innovationskraft des Unternehmens unterstreicht.