研究人员首次对双光子聚合（2PP）3D打印零件进行标准化材料测试

南极熊导读：目前，双光子聚合（2PP）3D 打印技术属于创新工艺，它通常用于微米范围内的3D打印应用，例如微光学和微机械。这种工艺对于工业应用和大批量生产也很有吸引力。考虑到这种方法用于高精度应用，双光子聚合3D打印部件的材料测试标准化就显得尤为重要。

△用于拉伸材料测试的ISO标准测试样本，高度为35毫米，使用UpNano的NanoOne 2PP 3D打印平台打印

2024年3月1日，南极熊获悉，维也纳技术大学（TU Wien）、加州理工学院（Caltech）和亚琛工业大学（RWTH Aachen University）的研究人员以及 UpNano GmbH 公司的材料专家开展了一项跨国合作研究，首次对（宏观）2PP 3D 打印部件（如符合ISO标准的35毫米试样）进行了标准化材料测试。通过这项工作，可确保生产的部件具有一定的质量和安全性，以及进一步了解这些部件的机械性能。

△这项研究发表在《Advanced Materials》杂志上，题目为“接近标准化：宏观双光子聚合样品的力学材料测试”（传送门）

这项研究是首次使用标准化方法对2PP 3D打印的块状样品进行毫米到厘米范围内的机械性能测试。这项新发现的重要意义在于，它有助于2PP 3D打印技术发展成为一种大规模生产的制造方法。这是因为该研究确立了符合 ISO 标准要求的材料测试程序。这项研究是使用 NanoOne 2PP 3D打印成型机和树脂材料进行的。

研究小组的研究结果表明，UpNano的UpPhoto和UpDraft树脂用于宏观测试样本，不仅在材料质量方面优于使用丙烯酸树脂（ETA/TTA）的传统树脂3D打印，而且无需后处理，因为它们可自行快速固化。

UpNano首席执行官Bernhard Küenburg补充说："目前，对于微米或纳米级2PP 3D打印部件，还没有公认的标准化测试方法。但即使有，也不能简单地从这种小尺寸样品推断出大型部件的机械性能。因此，维也纳工业大学团队及其同事的工作是2PP 3D打印技术工业应用道路上的真正突破。

△NanoOne 2PP 3D打印机

测试2PP 3D打印零件的机械性能

2PP 3D打印材料的机械性能测试一方面包括拉伸、弯曲和硬度性能，另一方面包括蠕变和断裂行为。研究小组使用了ETA/TTA材料（乙氧基化(20/3)三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(ETA)与三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TTA)以及UpNano UpPhoto和UpDraft。此外，为了满足大型样品所需的生产速度，该团队使用了安装在NanoOne 打印机上的10倍和5倍物镜。研究人员表示，这是目前市场上最快的商用 2PP 3D 打印机，能够打印超过15个数量级的打印量，这对大型样品来说是必不可少的。

△测试结果

UpNano材料与应用团队负责人Markus Lunzer指出：“我们获得的最显着的结果之一是，在研究的三种材料中，只有UpPhoto和UpDraft树脂适合放大。这是由于其宽加工窗口和整体均衡的特性。另一方面，ETA/TTA被发现不适合，因为它的加工窗口小、应力引起的微裂纹以及最终产品的韧性普遍较低。”

这对于微流体装置的增材制造尤其具有巨大的潜力，因为可以通过这种方式生产复杂的内部微通道结构。无论2PP在未来的发展中如何转变，尤其是在引入标准化和测试手段之后，这将带来许多新的应用程序和组件。