Važna uloga fotoosjetljivih smolastih materijala u tehnologiji 3D ispisa

Svjetlosno polimerizirajuće materijale koristili su stari Egipćani za izradu mumija prije više od 4000 godina. Prema zapisima, stari Egipćani su mumije stavljali u kapsule lanenim trakama natopljenim i obloženim asfaltom. Budući da asfalt sadrži nezasićene spojeve, može se sušiti na suncu. Ljudi u mojoj zemlji koriste tungovo ulje za umakanje drvenog posuđa i stavljaju ga na sunce da se stvrdne, što također može stvoriti vodootporan i nepropusni zaštitni sloj otporan na habanje na površini drvenog posuđa. Zapravo, ovo je također primjena tehnologije polimeriziranja svjetlom.
Smola je sirovina za proizvodnju plastičnih proizvoda, a postoji mnogo vrsta, uključujući prirodnu smolu i umjetnu smolu. Ako je ograničeno na smole koje su osjetljive na ultraljubičasto svjetlo (fotoosjetljive smole), selektivnost smola nije velika. Fotoosjetljivi smolasti materijali prikladni su za fotopolimerizacijsku tehnologiju 3D ispisa, uglavnom uključujući svjetlosno polimerizirajuće kalupljenje (SLA), digitalnu obradu svjetla (DLP), mlaz polimera (PolyJet), kao i novu tehnologiju proizvodnje kontinuiranog tekućeg svijeta (CLIP), dvo- fotonski 3D ispis (TPP).
Fotoosjetljiva smola, također poznata kao UV smola, posebna je smola s mnogim prednostima. Sastoji se od fotoosjetljivog prepolimera, aktivnog razrjeđivača i fotosenzibilizatora. Fotoosjetljiva smola općenito je tekuća i odmah započinje reakciju polimerizacije i dovršava stvrdnjavanje kada se ozrači određenom valnom duljinom ultraljubičastog svjetla (250nm ~ 400nm). Fotoosjetljiva smola ima širok raspon namjena. Može se koristiti za izradu materijala visoke čvrstoće, otpornih na visoke temperature i vodootpornih materijala. Ima karakteristike uštede energije, niskog zagađenja, brze brzine stvrdnjavanja i visoke učinkovitosti proizvodnje. ...
Kvalificirana fotoosjetljiva smola prikladna za 3D ispis mora ispunjavati sljedeće zahtjeve. ...
1. Visoka osjetljivost na specifične izvore svjetlosti valne duljine. 3D printanje uglavnom koristi izvor svjetlosti određene valne duljine kao izvor svjetlosti za pokretanje reakcije, što zahtijeva da fotoosjetljivi smolasti materijal ima visoku osjetljivost na izvor svjetlosti.
2. Odgovarajuća brzina polimerizacije svjetlom. Fotoosjetljiva smola za 3D ispis mora imati veliku brzinu stvrdnjavanja kako bi se osiguralo da se sljedeći sloj smole i gornji sloj smole mogu brzo stvrdnuti, ali brzina stvrdnjavanja ne smije biti prebrza. Fotoosjetljiva smola koja se koristi kao vezivo mora osigurati da je brzina stvrdnjavanja manja od brzine prodiranja smole kako bi se izbjeglo stvrdnjavanje smole prije nego što prodre na svoje mjesto i smola ne može nastaviti teći, što rezultira lošim učinkom lijepljenja. ...
Trenutno se uobičajene fotoosjetljive smole dijele u dvije kategorije, akrilate i epoksidne smole. ...
1. Epoksidna smola
Epoxy Resin (skraćeno EP) je uobičajena fotoosjetljiva smola u 3D ispisu*. Godine 1930. epoksidnu smolu prvi su sintetizirali Pierre Castan u Švicarskoj i S.Q. Greenlee u Sjedinjenim Državama, a to je bila termoreaktivna plastika. Naša zemlja proučava epoksidnu smolu od 1958. godine i vrlo je brzo puštena u industrijsku proizvodnju. Ove smole mogu se široko koristiti u raznim sektorima nacionalne obrane i nacionalnog gospodarstva kao materijali za lijevanje, impregnaciju, laminiranje, ljepila, premazi itd.
Epoksidna smola koristi se kao materijal za 3D ispis, nano-glinene ljuskice mogu se koristiti za povećanje viskoznosti, uz silicijev karbid i karbonska vlakna kao punila. Promjenom kombinacije ovih punila znanstvenici mogu slobodno kontrolirati čvrstoću materijala kako bi zadovoljili različite potrebe. Ovaj novi materijal može se koristiti za izradu lakših automobila ili aviona, ili se može koristiti kao strukturna komponenta u lakim zgradama, tako da je idealan materijal. ...
3D ispisana struktura saća s epoksidnom smolom i oko 1% volumena kompozitnog materijala od karbonskih vlakana
Još jedna važna upotreba epoksidne smole u 3D ispisu je kao vezivno sredstvo. Epoksidna smola ima dobru kompatibilnost s anorganskim i metalnim prahom i može se brzo infiltrirati na površinu anorganskog ili metalnog praha. Kao fotoosjetljivi premaz, epoksidna smola je naširoko istražena i primijenjena u svakodnevnom životu ljudi. Postoji mnogo vrsta proizvoda i širok raspon primjena. Odgovarajući fotoosjetljivi materijali od epoksidne smole mogu se pronaći u različitim sustavima.
2. Akril
Akrilni ester ima karakteristike svijetle boje, otpornosti na svjetlost, otpornosti na toplinu i kemijske otpornosti. Stoga premazi od akrilnog estera imaju širok raspon namjena i varijanti. Kada se tehnologija 3D printanja koristi u kombinaciji s akrilatnim monomerima, akrilatni monomer se može pomiješati s fotoinicijatorom, a fotoinicijator apsorbira određenu valnu duljinu energije u ultraljubičastom području, a inicijator stvara slobodne radikale. Prednost polimerizacije slobodnih radikala je brza reakcija i kratko vrijeme otvrdnjavanja. Međutim, na polimerizaciju slobodnih radikala utječe kisik: slobodni radikali će reagirati s kisikom u zraku i potrošit će se, što će rezultirati otežanom polimerizacijom. Makroskopska izvedba je da stvrdnuta površina fotoosjetljive smole nije potpuno stvrdnuta i ruka je ljepljiva.
Osim toga, keramika i metali također se mogu koristiti kao materijali za tisak. Nakon miješanja keramičkog praha s akrilatom u omjeru 1:1, smola može djelovati kao vezivo. Smola dodana keramičkom prahu očvrsnut će do određene mjere, a njezina tvrdoća je dovoljna da zadrži pravi oblik. Nakon toga, gotov proizvod kojem je dodan keramički prah peče se u peći kako bi se uklonio polimer i spojile keramičke komponente zajedno, tako da je sadržaj keramike u konačnom proizvodu čak 99%. Ova metoda je također primjenjiva na akrilne smole koje sadrže metalni prah.

www.dpiflex.com