О влиянии различных параметров дозасветки отпечатков из фотополимера на прочность и жесткость.

Добрый день, коллеги!
Вопрос о том, как следует дозасвечивать напечатанную деталь – весьма актуальный и так и остался без ответа… Я лично предпочитаю солнце, а при его отсутствии – две ногтевые лампы с разыми лампами… и считаю что «чем больше, тем лучше», за температурой не слежу… Кто-то засвечивает различными устройствами на светодиодах, кто-то следит за температурой, некоторые считают, что пересвечивать не стоит… В общем – полный разнобой.
Но тут на просторах инета мне попался англоязычный документ под завораживающим названием «How Mechanical Properties of Stereolithography 3D Prints are Affected by UV Curing».
В нем подробно расписываются опыты по засветки фотополимеров Formlab различными источниками при различной температуре.
Кратко расскажу об исследовании и об результатах.
Группа исследователей распечатывала из различных фотополимеров на принтере Form 1 стандартные лопатки для разрывной машины, слой 100 мкм, вертикально под углом 45 градусов.
Рис.1. Так печатались лопатки для разрывной машины.После чего их засвечивали различными источниками света при различной температуре и испытывали на разрывной машине с определением модуля упругости и предела прочности, удлинение при разрыве, почему-то, не определяли… .
Предел прочности – определяет, насколько деталь прочна при разрыве (выдерживает большую нагрузку) – чем больше, тем лучше. Модуль упругости – показывает, насколько деталь способна деформироваться при нагрузке, чем больше – тем менее деформируется при нагрузке (чем больше – тем жестче). Высокий модуль упругости может свидетельствовать не только об жесткости, но и об хрупкости материала… Но тут нет четкой зависимости…
Полностью переписывать исследование не вижу смысла, тезисно сообщу самое главное:
Влияние времени дозасветки – вначале очень быстро растет предел прочности на разрыв и модуль упругости, потом практически не изменяется.
Влияние длины волны для дозасветки – светодиоды 405 нм более эффективны, чем светодиоды 365 или 385 нм (светодиоды 365нм и 385нм вне зависимости от времени дозасветки дают примерно два-три раза меньшие значения предела прочности и модуля упругости).
Влияние температуры дозастветки - чем выше температура, тем больше предел прочности и выше модуль упругости. При этом температура не должна превышать температуру потери прочности при изгибе для данного материала. Температура важна только при дозасветке светодиодами 405 нм, при дозасветке более короткими волнами – увеличение предела прочности при увеличении температуры незначительное.
Влияние мощности излучения – есть оптимальная мощность, для полимеров formlab – 1,25 мВт/кв.см, при которой достигается наибольшая жесткость полимера. Если мощность ниже или выше оптимальной – полимер недостигает максимальной жесткости (максимальной величины модуля упругости). Здесь я немного не понимаю – почему в качестве критерия качества дозасветки берется модуль упругости, а не прочность на разрыв… Причину того, что при увеличении мощности излучения снижается модуль упругости исследователи видят в том, что увеличивается скорость рекомбинации радикалов из-за их избыточного количества.
В результате исследователи предлагают оптимальное параметры дозасветки при длине волны 405 нм и интенсивности 1,25 мВт/кв.см. (Напоминаю – речь идет о фотополимерах Formlаb, для других – возможны другие данные, логично предположить, что для более реактивных фотополимеров для LCD-принтеров оптимальная мощность излучения – ниже 1,25 мВт/кв.см).
Рис 2. Таблица с оптимальными параметрами дозасветки материалов FormlabДозасветка в ногтевой лампе с люмисцентными лампами (4 лампы по 9 Вт – до недавнего времени – де-факто стандарт ногтевого сервиса) – достаточно эффективна, требует времени в два раза больше, чем при использовании 405нм светодиодов и обеспечивает высокую прочность на разрыв – 92% по сравнению с оптимальной засветкой светодиодами, но дает более хрупкие образцы – ударная вязкость 62% по сравнению с засветкой 405 нм светодиодами.

Несмотря на то, что эти опыты были сделаны для фотополимеров Formlsb, результаты вполне могут быть применены и на другие фотополимеры.
Лично меня удручило заявление, что ногтевая лампа дает более хрупкие детали, по сравнению со светодиодной засветкой…. В принципе я это замечал – в том плане, что засвеченная на Солнце деталь казалась более гибкой, чем после ногтевой лампы.
Так что, вероятно, придется колхозить 405 нм светодиодную камеру с подогревом….
На этом пока все.
Надеюсь данная статья оказалось полезной не только владельцем Form, но и всем, кто связан с фотополимерной печатью.