Naukowcy wykorzystują strategię przekierowania w celu ulepszenia druku 3D SLA, koncentrując się na poliuretanie-akrylanie

Grupa naukowców z Uniwersytetu Zhejiang w Chinach opublikowała niedawno artykuł zatytułowany "Strategia sieciowania ze zmodernizowaną prepolimeryzacją żywicy do stereolitografii" z Royal Society of Chemistry. W badaniu wyjaśniono, w jaki sposób zespół pracował nad polepszeniem stereolitografii, dostarczając części, drukowane 3D z technologią SLA, o lepszych właściwościach mechanicznych.

Streszczenie brzmi: "Tutaj pokazujemy strategię sieciowania stosowaną w pole powlekające w celu uzyskania długich łańcuchów do prepolimeryzacji żywicy w celu uzyskania końcowych części żywicznych, które mogą rozszerzyć zastosowanie SLA. Izoforonodiizocyjanian (IPDI), metakrylan 2-hydroksyetylu (HEMA) i prepolimer na bazie glikolu polietylenowego (PEG) mają długie łańcuchy, dzięki czemu łatwiej tworzyć zwarte struktury. Jednakże prepolimer ma wysoką lepkość i może zestalać się w nieobecności lasera. Tak więc, trzy rodzaje adiuwantów dodano w celu rozcieńczenia prepolimeru, aby zawiesina nadawała się do drukowania 3D. Zawiesiny zostały utwardzone przy użyciu różnych mocy lasera i prędkości skanowania. Uważa się, że rozcieńczalniki mają różny wpływ na właściwości utwardzania. W przypadku rozcieńczalnika akrylan 2-hydroksyetylu dodanego do prepolimeru, skurcz zadrukowanych części jest mniejszy niż 1,3%. W przypadku rozcieńczalnika eteru monofenylowego glikolu etylenowego, zakres gęstości zadrukowanych części wynosi od 1,187 g cm-3 do 1,195 g cm-3, co jest wartością wyższą niż w przypadku komercyjnego PVC i PET. Trzy żywice różnią się gęstością i twardością w małym zakresie, gdy zmieniają się prędkości skanowania. Stosunkowo płaską powierzchnię, wysoką gęstość i twardość można uzyskać, gdy moc lasera wynosi 195,5-350 mW. Żywica z tą strategią krzyżowania może rozszerzyć zastosowanie niedostatecznie wykorzystanej stereolitografii od prototypowania do rzeczywistych części poprzez wytwarzanie bardziej funkcjonalnych komponentów o doskonałej wydajności. "

Naukowcy wyjaśnili, że SLA nie jest często używana do końcowej produkcji części, która dlatego istnieje "potrzeba ciągłego ulepszania istniejących procesów i materiałów". Mieli na celu zastosowanie strategii sieciowania popularnej w technologii powlekania.

"Przy produkcji powłoki polimerowej, jedna ze strategii polega na umożliwieniu reakcji izocyjanianów ze związkami hydroksylowymi, aby uzyskać utwardzane promieniowaniem zawiesiny powłokowe "- wyjaśniają naukowcy. "Żywica poliuretanowa, wykonana na przykład z IPDI, ma doskonałą wyższą energię powierzchniową, stabilność fotostabilności i odporność chemiczną i jest powszechnie stosowana w farbach, powłokach, drukowaniu znaczków iśrodki adhezyjne. HEMA jest jedną z pochodnych poliakrylanowych wśród żywic akrylanowych, a monomery na bazie akrylanu są szeroko stosowane ze względu na ich niską cytotoksyczność i wysoką odporność na ciepło, podczas gdy żywica akrylanowa ma tendencję do wolniejszego utwardzania. Wielofunkcyjne monomery są stosowane w celu wprowadzenia większej liczby miejsc sieciowania, przyspieszenia szybkości utwardzania i zwiększenia właściwości mechanicznych utwardzonej żywicy. "

Wykorzystali HEMA, IDPI i PEG do wytworzenia prepolimeru i dodali rozcieńczalniki czynniki modyfikujące lepkość żywicy, ponieważ zawiesina prepolimeryzacji była zbyt lepka, aby można ją było zastosować w SLA.

Naukowcy wyjaśnili: "Lepkość jest ważnym parametrem zapewniającym dobrą jakość części drukowanych SLA. Kiedy skrobak tworzy nową warstwę, należy poczekać, aż powierzchnia żywicy stanie się całkowicie płaska, aby uzyskać dokładną kontrolę grubości. Zawiesiny o niskiej lepkości są zwykle preferowane, ponieważ umożliwiają lepszy przepływ żywicy w celu uzupełnienia każdej warstwy podczas drukowania, a także ułatwiają manipulowanie (uzupełnianie i czyszczenie zbiornika żywicy wygodniej). "

Po dopasowaniu oprogramowania do lepkość zawiesin, zespół 3D wydrukował kilka kwadratów próbki 10 x 10 x 10 mm. Po dostosowaniu mocy lasera i prędkości skanera odkryli, że trzy rodzaje gnojowicy mają różne zakresy pisania.

Naukowcy byli w stanie wykazać, że można zastosować strategię sieciowania polimeru poliuretanowo-akrylowego do prepolimeryzacji w syntezie 3D zawiesiny żywicy. Wykazano również, że właściwości żywicy można dostosować do różnych zastosowań, stosując warianty rozcieńczalników.

"W przypadku akrylanów 2-hydroksyetylowych jako rozcieńczalników, zawiesina może być stosowana do produkcji o wysokiej precyzji, a skurcz końcowe części są mniejsze niż 1,3%. W przypadku eteru monofenylowego glikolu etylenowego jako rozcieńczalnika gęstość końcowych części jest większa niż w przypadku PVC i PET, co jest porównywalne z gęstością PC. Poszczególne próbki są jednolite we wnętrzu, a przed i po polerowaniu mają podobną jakość i twardość powierzchni. Laser skanuje z małą mocą i dużą prędkością, co powoduje niepełne utwardzanie, a niska prędkość i duża moc mogą powodować nadmierną polimeryzację "- podsumowali naukowcy. "Razem, nasze wyniki dostarczają ważnych informacji technicznych do badania stereolitografii opartej na polimerach w produkcji bardziej złożonych części funkcjonalnych."