Vad är fotopolymerharts och hur används det i 3D-utskrifter?

Översikt

Fotopolymerharts har blivit ett av de mest populära materialen som används i 3D-utskriftstekniker som stereolitografi (SLA) och digital ljusbehandling (DLP). Denna ljuskänsliga plast möjliggör skapandet av mycket detaljerade och släta 3D-utskrivna objekt. I den här artikeln kommer vi att dyka ner i exakt vad fotopolymerharts är, hur det fungerar i 3D-utskrifter och några tips för att arbeta med det.

Vad är fotopolymer?

Fotopolymer är en typ av polymer som ändrar sina fysiska egenskaper när den utsätts för ljus, särskilt ultraviolett (UV) ljus. Fotopolymerer innehåller fotoinitiatorer som, när de träffas av UV-ljuset, initierar polymerisation – sammankopplingen av monomermolekyler till polymerkedjor. Detta resulterar i övergången av fotopolymeren från flytande till fast tillstånd.

Många fotopolymerer är utformade för att genomgå denna övergång endast under vissa våglängder av UV-ljus. Detta möjliggör selektiv härdning och kontroll över vilka områden som förblir flytande och vilka som härdar. Denna kontrollerbara härdning gör fotopolymerer extremt användbara i applikationer som 3D-utskrifter, tandfyllningar, bläck och beläggningar.

Vad är fotopolymerharts?

Fotopolymerharts är en specialiserad typ av polymerharts som innehåller molekyler med fotoreaktiva funktionella grupper. Den vanligaste typen av fotopolymer som används i 3D-utskrifter är ett flytande harts, sammansatt av monomerer, oligomerer, fotoinitiatorer och andra tillsatser. Formuleringen av hartsen kan variera beroende på specifika tillämpningar och önskade egenskaper.

De kritiska egenskaperna hos fotopolymerharts inkluderar:

1. Viskositet: Fotopolymerhartser har typiskt låg viskositet, vilket möjliggör enkelt flöde under utskriftsprocessen.
2. Härdningstid: Härdningstiden avser den tid som krävs för att hartsen ska stelna efter exponering för ljus. Det kan ta 1,5-3 sekunder att härda ett lager.
3. Skikttjocklek: Skikttjockleken bestämmer upplösningen av det utskrivna objektet, där tunnare skikt resulterar i finare detaljer.
4. Dragstyrka och flexibilitet: Dessa egenskaper bestämmer hållbarheten och den mekaniska prestandan hos de utskrivna delarna.
5. Efterhärdning: Vissa hartser kräver ytterligare efterhärdning med UV-ljus för att uppnå optimala mekaniska egenskaper.

Hur fotopolymerharts används i 3D-utskrifter

I 3D-utskriftsprocesser som stereolitografi (SLA) och digital ljusbehandling (DLP) möjliggör fotopolymerhartser lager-för-lager-tillverkning av objekt med fina detaljer och släta ytor. Här är en översikt över hur dessa 3D-utskriftstekniker använder fotopolymerharts:

Steg 1: Förberedelse av digital modell: 3D-utskriftsprocessen börjar med att skapa en digital 3D-modell med hjälp av datorstödd design (CAD)-programvara. Modellen delas sedan upp i tunna lager med hjälp av skivningsprogramvara, som genererar en uppsättning instruktioner (G-kod) för 3D-skrivaren.

Steg 2: Utskriftsinställning: 3D-skrivaren kalibreras och byggplattformen förbereds. En kar eller hartsbehållare fylls med fotopolymerhartsen, och byggplattformen placeras strax ovanför hartsen.

Steg 3: Utskrift lager för lager: 3D-skrivaren börjar utskriftsprocessen genom att sänka byggplattformen något ner i hartsen. En ljuskälla, vanligtvis en UV-laser eller LED, används sedan för att selektivt exponera hartsen för ljus, vilket stelnar den enligt det skivade lagermönstret.

Steg 4: Objektbildning: Efter att ett lager har härdats, flyttas byggplattformen upp, och ett nytt lager flytande harts sprids över det härdade lagret. Processen upprepas lager för lager tills hela objektet är utskrivet.

Steg 5: Efterbehandling: När utskriften är klar tas objektet försiktigt bort från byggplattformen. Beroende på det specifika hartsen som används kan efterbehandling innebära ytterligare rengöring och efterhärdning för att förbättra de mekaniska egenskaperna hos den utskrivna delen.

Fördelar med fotopolymerer för 3D-utskrifter

Det finns flera fördelar med att använda fotopolymerhartser i SLA- och DLP-utskrifter:

- Utmärkt upplösning och detaljer ner till 25 mikrometer eller ännu lägre. Mycket högre än typisk strängsprutningsutskrift.

- Mycket slät yta direkt från skrivaren. Minimal efterbehandling behövs.

- Olika harts-egenskaper – standard, flexibel, värme-/UV-beständig, dental, etc.

- Snabba utskriftstider för små objekt. Låga krafter tillåter snabb lyftning av lager.

- Ingen uppvärmning krävs. Flytande hartser härdar snabbt under UV.

Tips för 3D-utskrift med fotopolymerhartser

Här är några användbara tips när du arbetar med fotopolymerhartser för 3D-utskrift:

- Nivellera försiktigt hartsbehållaren och se till att det första lagret fäster väl vid byggplattan för att undvika utskriftsfel.

- Blanda hartser försiktigt före utskrift för att förhindra att rester sätter sig på botten av behållaren.

- Använd de rekommenderade exponeringstiderna och UV-intensiteterna för varje harts. Otillräcklig härdning kan leda till utskriftsfel.

- Tillåt tillräcklig avgasning av ångor. Hartser kan frigöra irriterande föreningar under och efter härdning.

- Rengör noggrant skrivarens hartsbehållare, byggplatta etc. mellan utskrifterna för att undvika hartsförorening.

- Härdade fotopolymerer är spröda. Använd glödgningsprocesser för att lindra inre spänningar.

- Kassera avfallsharts på rätt sätt. Härdad harts kan vara farligt avfall i vissa områden.

Slutsats

Fotopolymerhartser är en mångsidig materialklass som möjliggör 3D-utskrift av mycket detaljerade objekt via tekniker som SLA och DLP. Hartsen härdar från flytande till fast när den utsätts för UV-ljus på ett exakt kontrollerat lager-för-lager-sätt. Med en förståelse för fotopolymerens härdningsprocess och korrekta utskriftstekniker kan intrikata 3D-objekt med fina detaljer och släta ytor uppnås. Fotopolymerer fortsätter att utöka 3D-utskriftens möjligheter.

SKRIVEN AV: Jennie Jones