Valoherkkien hartsimateriaalien tärkeä rooli 3D-tulostustekniikassa

Muinaiset egyptiläiset käyttivät valokovettuvia materiaaleja muumioiden valmistuksessa yli 4000 vuotta sitten. Tietojen mukaan muinaiset egyptiläiset kapseloivat muumioita pellavanauhoilla, jotka oli liotettu ja päällystetty asfaltilla. Koska asfaltti sisältää tyydyttymättömiä yhdisteitä, se voidaan kovettaa auringossa. Kotimaani asukkaat käyttävät tungöljyä kastopinnoitettujen puisten ruokailuvälineiden pinnoittamiseen ja laittavat ne auringonpaisteeseen kovettumaan, mikä voi myös muodostaa vedenpitävän ja vuotamattoman kulutusta kestävän suojakerroksen puisten astioiden pinnalle. Itse asiassa tämä on myös valokovetustekniikan sovellus.
Hartsi on raaka-aine muovituotteiden valmistukseen, ja niitä on monenlaisia, mukaan lukien luonnonhartsi ja tekohartsi. Jos se rajoittuu ultraviolettivalolle herkkiin hartseihin (valoherkät hartsit), hartsien selektiivisyys ei ole suuri. Valoherkät hartsimateriaalit soveltuvat valopolymerointimuovaukseen 3D-tulostusteknologiaan, mukaan lukien pääasiassa valokovettuva muovaus (SLA), digitaalinen valokäsittely (DLP), polymeerisuihkutus (PolyJet) sekä nouseva jatkuva nestemaailman valmistustekniikka (CLIP), kaksi- photon 3D Printing (TPP).
Valoherkkä hartsi, joka tunnetaan myös nimellä UV-hartsi, on erityinen hartsi, jolla on monia etuja. Se koostuu valoherkästä esipolymeeristä, aktiivisesta laimentimesta ja valolle herkistävästä aineesta. Valoherkkä hartsi on yleensä nestemäistä, ja se käynnistää välittömästi polymerointireaktion ja saa kovettumisen loppuun, kun sitä säteilytetään tietyllä ultraviolettivalon aallonpituudella (250 nm ~ 400 nm). Valoherkällä hartsilla on laaja käyttöalue. Sitä voidaan käyttää erittäin lujien, korkeita lämpötiloja kestävien ja vedenpitävien materiaalien valmistukseen. Sillä on energiansäästö, alhainen saastuminen, nopea kovettumisnopeus ja korkea tuotantotehokkuus. ...
Hyväksytyn valoherkän hartsin, joka soveltuu 3D-tulostukseen, on täytettävä seuraavat vaatimukset. ...
1. Suuri herkkyys tietyn aallonpituuden valonlähteille. 3D-tulostuksessa käytetään enimmäkseen tietyn aallonpituuden valonlähdettä valonlähteenä reaktion käynnistämiseksi, mikä edellyttää valoherkän hartsimateriaalin olevan korkea herkkyys valonlähteelle.
2. Sopiva valokovettumisnopeus. 3D-tulostuksen valoherkän hartsin kovettumisnopeuden on oltava korkea, jotta seuraava hartsikerros ja ylempi hartsikerros voidaan kovettaa nopeasti, mutta kovettumisnopeus ei saa olla liian nopea. Sideaineena käytettävän valoherkän hartsin on varmistettava, että kovettumisnopeus on pienempi kuin hartsin tunkeutumisnopeus, jotta hartsi ei kovettuisi ennen kuin se on tunkeutunut paikoilleen ja hartsi ei voi jatkaa virtausta, mikä johtaa huonoon liimauskykyyn. ...
Tällä hetkellä yleiset valoherkät hartsit jaetaan kahteen luokkaan, akrylaatteihin ja epoksihartseihin. ...
1. Epoksihartsi
Epoxy Resin (lyhennettynä EP) on yleinen valoherkkä hartsi 3D-tulostuksessa*. Vuonna 1930 epoksihartsin syntetisoi ensimmäisen kerran Pierre Castan Sveitsissä ja S.Q. Greenlee Yhdysvalloissa, ja se oli lämpökovettuvaa muovia. Maassamme on tutkittu epoksihartsia vuodesta 1958, ja se on otettu teolliseen tuotantoon erittäin nopeasti. Näitä hartseja voidaan käyttää laajasti maanpuolustuksen ja kansantalouden eri aloilla valu-, kyllästys-, laminointimateriaalien, liimojen, pinnoitteiden jne. käyttöön.
3D-tulostuksen materiaalina käytetään epoksihartsia, viskositeetin parantamiseen voidaan käyttää nanosavihiutaleita, täyteaineina piikarbidia ja hiilikuitua. Muuttamalla näiden täyteaineiden yhdistelmää tutkijat voivat vapaasti ohjata materiaalin lujuutta erilaisiin tarpeisiin. Tästä uudesta materiaalista voidaan valmistaa kevyempiä autoja tai lentokoneita tai käyttää rakenneosana kevyissä rakennuksissa, joten se on ihanteellinen materiaali. ...
3D-tulostettu hunajakennorakenne epoksihartsilla ja noin 1 % tilavuudesta hiilikuitukomposiittimateriaalia
Toinen tärkeä epoksihartsin käyttökohde 3D-tulostuksessa on sideaineena. Epoksihartsilla on hyvä yhteensopivuus epäorgaanisten ja metallijauhemateriaalien kanssa ja se voi tunkeutua nopeasti epäorgaanisen tai metallijauheen pinnalle. Valoherkänä pinnoitteena epoksihartsia on tutkittu laajasti ja käytetty ihmisten jokapäiväisessä elämässä. Tuotteita on monenlaisia ​​ja sovelluksia on monenlaisia. Vastaavia epoksihartsivaloherkkiä materiaaleja löytyy eri järjestelmistä.
2. Akryyli
Akryyliesterillä on vaalea väri, valonkesto, lämmönkestävyys ja kemiallinen kestävyys. Siksi akryyliesteristä valmistetuilla pinnoitteilla on laaja valikoima käyttötarkoituksia ja lajikkeita. Kun 3D-tulostustekniikkaa käytetään yhdessä akrylaattimonomeerien kanssa, akrylaattimonomeeri voidaan sekoittaa fotoinitiaattorin kanssa, jolloin fotoinitiaattori absorboi tietyn aallonpituuden energiaa ultraviolettialueella ja initiaattori synnyttää vapaita radikaaleja. Vapaaradikaalipolymeroinnin etuna on sen nopea reaktionopeus ja lyhyt kovettumisaika. Happi vaikuttaa kuitenkin vapaiden radikaalien polymeroitumiseen: vapaat radikaalit reagoivat ilman hapen kanssa ja kuluvat, mikä johtaa estyneeseen polymeroitumiseen. Makroskooppinen suorituskyky on se, että valoherkän hartsin kovettunut pinta ei ole täysin kovettunut ja käsi tuntuu tahmealta.
Lisäksi keramiikkaa ja metalleja voidaan käyttää myös painomateriaaleina. Kun keraaminen jauhe on sekoitettu akrylaatin kanssa suhteessa 1:1, hartsi voi toimia sideaineena. Keraamiseen jauheeseen lisätty hartsi kovettuu jossain määrin ja sen kovuus riittää säilyttämään todellisen muodon. Tämän jälkeen keraamijauheella lisätty lopputuote poltetaan uunissa polymeerin poistamiseksi ja keraamisten komponenttien sitomiseksi yhteen siten, että keramiikkapitoisuus lopputuotteessa on jopa 99 %. Tämä menetelmä soveltuu myös metallijauhetta sisältäville akryylihartseille.

www.dpiflex.com