Důležitá role fotocitlivých pryskyřičných materiálů v technologii 3D tisku

Materiály tuhnoucí světlem používali při výrobě mumií již staří Egypťané před více než 4000 lety. Podle záznamů starověcí Egypťané zapouzdřovali mumie plátěnými proužky namočenými a potaženými asfaltem. Protože asfalt obsahuje nenasycené sloučeniny, lze jej vytvrzovat na slunci. Lidé v mé zemi používají tungový olej k namáčení dřevěného nádobí a jeho vytvrzení na slunci, které může také vytvořit vodotěsnou a nepropustnou ochrannou vrstvu odolnou proti opotřebení na povrchu dřevěného nádobí. Ve skutečnosti jde také o aplikaci technologie vytvrzování světlem.
Pryskyřice je surovinou pro výrobu plastových výrobků a existuje mnoho druhů, včetně přírodní pryskyřice a umělé pryskyřice. Pokud se omezí na pryskyřice citlivé na ultrafialové světlo (fotosenzitivní pryskyřice), selektivita pryskyřic není velká. Fotocitlivé pryskyřičné materiály jsou vhodné pro fotopolymerizační lisování technologií 3D tisku, zejména včetně tvarování vytvrzování světlem (SLA), digitálního zpracování světlem (DLP), polymerového tryskání (PolyJet), jakož i nově vznikající technologie kontinuální výroby tekutého světa (CLIP), dvou- fotonový 3D tisk (TPP).
Fotocitlivá pryskyřice, známá také jako UV pryskyřice, je speciální pryskyřice s mnoha výhodami. Skládá se z fotosenzitivního prepolymeru, aktivního ředidla a fotosenzibilizátoru. Fotosenzitivní pryskyřice je obecně kapalná a po ozáření ultrafialovým světlem o určité vlnové délce (250nm ~ 400nm) okamžitě iniciuje polymerační reakci a dokončí vytvrzení. Fotocitlivá pryskyřice má široké použití. Může být použit k výrobě vysoce pevných, vysokým teplotám odolných a voděodolných materiálů. Má vlastnosti úspory energie, nízké znečištění, rychlá rychlost vytvrzování a vysoká účinnost výroby. ...
Kvalifikovaná fotocitlivá pryskyřice vhodná pro 3D tisk musí splňovat následující požadavky. ...
1. Vysoká citlivost na světelné zdroje specifické vlnové délky. 3D tisk většinou používá světelný zdroj specifické vlnové délky jako zdroj světla k zahájení reakce, což vyžaduje, aby fotocitlivý pryskyřičný materiál měl vysokou citlivost na světelný zdroj.
2. Vhodná rychlost vytvrzování světlem. Fotocitlivá pryskyřice pro 3D tisk musí mít vysokou rychlost vytvrzování, aby bylo zajištěno rychlé vytvrzení další vrstvy pryskyřice a horní vrstvy pryskyřice, ale rychlost vytvrzování by neměla být příliš vysoká. Fotocitlivá pryskyřice použitá jako pojivo musí zajistit, že rychlost vytvrzování je nižší než rychlost pronikání pryskyřice, aby se zabránilo vytvrzení pryskyřice dříve, než pronikla na místo, a pryskyřice nemůže dále téci, což má za následek špatnou účinnost lepení. ...
V současné době se běžné fotosenzitivní pryskyřice dělí do dvou kategorií, akryláty a epoxidové pryskyřice. ...
1. Epoxidová pryskyřice
Epoxy Resin (zkráceně EP) je běžná fotocitlivá pryskyřice ve 3D tisku*. V roce 1930 byla epoxidová pryskyřice poprvé syntetizována Pierrem Castanem ve Švýcarsku a S.Q. Greenlee ve Spojených státech, a byl to termosetový plast. Naše země studuje epoxidovou pryskyřici od roku 1958 a velmi rychle se dostala do průmyslové výroby. Tyto pryskyřice mohou být široce používány v různých odvětvích národní obrany a národního hospodářství jako odlévací, impregnační, laminovací materiály, lepidla, nátěry atd.
Epoxidová pryskyřice se používá jako materiál pro 3D tisk, nano-jílové vločky mohou být použity pro zvýšení viskozity, kromě karbidu křemíku a uhlíkových vláken jako plniva. Změnou kombinace těchto plniv mohou vědci libovolně řídit sílu materiálu, aby vyhovoval různým potřebám. Tento nový materiál lze použít k výrobě lehčích aut nebo letadel nebo použít jako konstrukční prvek v lehkých budovách, takže je ideálním materiálem. ...
3D tištěná voštinová struktura s epoxidovou pryskyřicí a asi 1% objemu kompozitního materiálu z uhlíkových vláken
Dalším důležitým využitím epoxidové pryskyřice ve 3D tisku je použití jako pojiva. Epoxidová pryskyřice má dobrou kompatibilitu s anorganickými a kovovými práškovými materiály a může rychle infiltrovat povrch anorganického nebo kovového prášku. Jako fotocitlivý povlak byla epoxidová pryskyřice široce zkoumána a používána v každodenním životě lidí. Existuje mnoho druhů produktů a široká škála aplikací. Odpovídající epoxidové pryskyřice fotosenzitivní materiály lze nalézt v různých systémech.
2. Akryl
Akrylový ester má vlastnosti světlé barvy, světelné odolnosti, tepelné odolnosti a chemické odolnosti. Proto nátěry vyrobené z akrylového esteru mají širokou škálu použití a odrůd. Při použití technologie 3D tisku v kombinaci s akrylátovými monomery může být akrylátový monomer smíchán s fotoiniciátorem a fotoiniciátor absorbuje určitou vlnovou délku energie v ultrafialové oblasti a iniciátor generuje volné radikály. Výhodou radikálové polymerace je její rychlá reakční rychlost a krátká doba vytvrzování. Polymerace volných radikálů je však ovlivněna kyslíkem: volné radikály budou reagovat s kyslíkem ve vzduchu a budou spotřebovány, což má za následek brzdění polymerace. Makroskopický výkon spočívá v tom, že vytvrzený povrch fotocitlivé pryskyřice není zcela vytvrzený a ruka je lepkavá.
Kromě toho lze keramiku a kovy použít i jako tiskové materiály. Po smíchání keramického prášku s akrylátem v poměru 1:1 může pryskyřice působit jako pojivo. Pryskyřice přidaná keramickým práškem bude do určité míry vytvrzena a její tvrdost je tak akorát k udržení skutečného tvaru. Poté se hotový výrobek s přidáním keramického prášku vypálí v peci, aby se odstranil polymer a spojily se keramické složky dohromady, takže obsah keramiky v konečném výrobku je až 99 %. Tato metoda je také použitelná pro akrylové pryskyřice obsahující kovový prášek.

www.dpiflex.com