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

Подписаться на 3Dtoday
pl32
Идет загрузка
Загрузка
24.12.18
1283
26
печатает на RK-1
Расходные материалы
29
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.
e9bee1ea70b2c49769f284b088abc1d7.jpg
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 Formlab
26d7c8e63f4a3c874e9edc0be4d26d79.jpg
Дозасветка 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.
Подписаться на 3Dtoday
29
Комментарии к статье

Комментарии

24.12.18 в 12:40
1
Спасибо. Отличный материал.

*-наверное, что-то подсознательно я чувствовал, когда вместо покупки ногтевой лампы диоды 405нм в коробку собирал ) Осталось подогрев запилить )
24.12.18 в 17:26
1
Спасибо за статью.
У себя в камере дозасвета без вентиляции ни чего делать не буду т.к. используя 4 метра светодиодной ленты деталь прогревается градусов до 40 а времени дозасвета у детали всегда предостаточно.
Но, это только у меня, использующего только полимер Wanhao.
24.12.18 в 17:54
1
Спасибо огромное за статью! В моем контексте от неё особой помощи не будет, но очень интересный и познавательный материал!
Я даже начал делать лампу с «вакуумным» столом, чтобы модели притягивались к столу при засветке, и не теряли плоскостность.
25.12.18 в 07:16
0
чтобы модели притягивались к столу при засветке, и не теряли плоскостность.
Актуальная весчь.. не знаю только, как будет работать - я лично к оргстеклу стрейч пленкой плоские детали вынужден приматывать - чтобы не повело...
При дозасветке, если качественно примотать - не ведет...
Но их иногда потом ведет, при нагреве.
25.12.18 в 08:22
1
Покажу макет обязательно, когда спроектирую полностью. Там одновременно реализован поворотный стол и притягивание к плоскости.
13.02.19 в 12:37
0
А есть ли смысл приматывать, если возникающие напряжения в детали псле отклеивания никуда не денутся?
Грубо говоря, как при печати абс. Можно намертво прибить гвоздями клеями и тп к столу, но тогда разорвет где нибудь по шву.
После дозасветки не изгибает?
13.02.19 в 13:01
0
Напряжения возникают при дозасветки из-за неравномерного или одностороннего освещения.
Если потом перевернуть и засветить с другой стороны - напряжения исчезают и потом деталь не ведет.
Если как-нибудь исхитриться обеспечить равномерную засветку плоской или длинной детали со всех сторон - примотка не нужна...
Ну и об термокамере думать надо.... чтобы дозасветку при температуре 40...60 градусов делать....
24.12.18 в 19:36
2
Лично я иду пока по пути УФ-светодиодов, но одновременно посматриваю на ногтевые лампы, имеющие все три типа излучателей УФ (да, такие есть!).

Думается, Истина кроется где-то посередине, то есть время воздействия дозасвета от УФ-лампы - может и должно быть КОРОЧЕ, чем от УФ-светодиода (ну и разумеется померено и опытом, и математикой).

И кстати, почему-то мало инфы про то, остаются ли (уже промытое) Изделие - в неподвижном состоянии во время облучения.

В этом смысле мне более импонирует минимальный поворотный стол типа как у микроволновки, за добавлением того, что вместо магнетрона - по всей плоскости стенок объёма расположены излучатели.

В качестве альтернативы - можно продумать и развить идею Уважаемого Plastmaski с его "УФ-трубой",
в которой Изделие поступательно перемещается вдоль трубы из ленты УФсветодиодов.
25.12.18 в 07:28
1
Истина кроется где-то посередине, то есть время воздействия дозасвета от УФ-лампы - может и должно быть КОРОЧЕ,
Трудно сказать...
В исследовании - наоборот, дольше...
Но УФ-лампа имеет КПД намного ниже...
В исследовании 9 ватная лампа ("стандартная" "белая ногтевая") имела мощность излучения 0,9 Вт, а 10 ватный светодиод - 3,4 Вт (т.е. кпд светодиодов в три-четыре раза выше).
Так что, если обеспечить необходимый световой поток - возможно засветка УФ-лампами будет быстрее...
25.12.18 в 09:27
1
Так что, если обеспечить необходимый световой поток - возможно засветка УФ-лампами будет быстрее...
Ok.
Давайте вообразим себе токарный или фрезерный, где вместо резцов - излучатели.
25.12.18 в 22:42
2
В качестве поворотного стола использую такую штуку
25.12.18 в 08:54
1
Очень интересно, единственное, что осталось непонятным, это как сопоставить милливатты на квадратные сантиметры и мощность УФ-излучателей. Сколько ватт диодов брать-то в итоге? 8-)))))
25.12.18 в 09:30
2
Не знаю :-(
Например, если брать стол 10х15 см - то мощность излучения должна быть 187 мВт, что соответствует светодиоду мощностью 1 Вт. С учетом потерь (светодиод светит не только на стол, но и в стороны, отражатель не полностью отражает ультрафиолет) - 2, ну 5 Вт максимум...
Мне эти цифры кажутся сильно заниженными...
Причем - это для слабореактивных полимеров Formlab, для более реактивных для LCD принтеров - еще меньше...
25.12.18 в 09:39
1
Короче, брать диодов не меньше, чем идёт на матрицу излучателя в принтере, распределять по кругу, и ставить эксперименты, если будет переохрупчивание на выходе - снижать световой поток. Имхо.
25.12.18 в 09:46
1
Переохрупчивания не будет - если поток выше оптимального - отпечатанная модель не набирает нужной жесткости.
Четкой зависимости между жесткостью и хрупкостью нет, но обычно хрупкие материалы обладают высоким модулем упругости.
25.12.18 в 09:23
2
Спасибо за статью! Значит всё-таки не зря я собрал коробку с диодами)))
25.12.18 в 09:29
1
Значит всё-таки не зря я собрал коробку с диодами
Относительно.
Есть диоды "на ленте", минимум пайки при удобстве монтажа (про радиатор не забыть).
25.12.18 в 15:14
1
У меня светодиодная лента на самоклейке. В камере закрытого типа, тут создаётся температура, которая оказывается полезна для объекта и отсутствие попадания вредных летучих примесей в окружающею среду для человека. Радиатор лишнее, всё взаимоисключаемо.
25.12.18 в 10:11
0
и считаю что «чем больше, тем лучше»
Ну ультрафиолет вообще то в больших количествах вреден для пластика
25.12.18 в 10:28
0
Ну ультрафиолет вообще то в больших количествах вреден для пластика
Для пластика? Может быть... Хотя не уверен - бабочки из SBS у меня на окне второй год висят... а детали из фотополимера - бракованные отпечатки по три месяца на балконе лежали - нормально... ни хрупкости, ни признаков деградации и старения...
Так что AБС - это одно, а фотополимер - это несколько иное.
26.12.18 в 01:51
0
Бабочки на окне и детали на балконе - это не то. Вот на открытом воздухе - на крыше какого нибудь здания. И не три месяца - а полгода - год
26.12.18 в 07:39
1
Балкон - это не открытый воздух???? :-D
Живу в солнечном регионе в солнечном районе солнечного города...
Здесь уф-инсоляция в день - как в питерском колодце за год.
Пяти минут достаточно, чтобы свет "пробил" защитный кожух принтера в глубине комнаты и ванна полимера превратилась в камень...
А насчет крыши здания в течении полгода-года - там деградация будет не из-за УФ, а из-за замораживания.
Фотополимер очень плохо переносит замораживание и три-четыре цикла перехода через ноль с амплитудой 10..20 градусов приводит к существенной деградации механических свойств - идет сильное охрупчивание.
25.12.18 в 21:20
1
Если солнеченый свет дает более гибкий результат (а это как минимум ударная прочность изделия), то может быть и нужно думать в этом направлении? Может быть именно в недосвеченном состоянии необходимо светить не только ультрафиолетом но и другими частотами?


Что там наиболее близко к солнечному свету по спектру? дуговая лампа! кажется это наиболее доступные из того, что светит в том же спектре.

Импульсная или нет, вопрос цены и срока службы на ват излученной энергии.
26.12.18 в 07:34
0
Вероятнее всего из-за того, что в солнечном свете идет интенсивная засветка глубинных слоев частотами 410...450 нм.
(см. исследование - чем длиннее волна - тем выше прочность)
Искусственно воспроизвести такое вряд ли возможно - нужна очень высокая интенсивность, т.к на этих частотах фотоинициаторы практически не работаю - это самый "хвостик" их восприимчивости.
Дуговая лампа? Может быть и имело бы смысл попробовать - но слишком экзотический источник света, к тому же дающий массу помех во время зажигания и в случае нестабильности дуги.
26.12.18 в 01:53
0
Что там наиболее близко к солнечному свету по спектру?
Солнечный свет - имеет сложный спектральный состав. Там всего хватает - от инфракрасного до гамма-частот
26.12.18 в 10:45
0
интенсивная засветка глубинных слоев частотами 410...450 нм.
Искусственно воспроизвести такое вряд ли возможно
Дуговая лампа?
Лампа для аквариумных растений
f191f5d5daf43d3c76a0d8dd82b24d5c.jpg

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Снижаем цены на популярные модели Wanhao!

Неприступный замок: UrbanAlps печатает на 3D-принтерах малоуязвимые замки и ключи

Алхимия фотополимерных смол – подводим итоги.

Компания FELIXprinters анонсировала FDM 3D-принтеры Pro L и Pro XL

Fusion360 для чайников.

MMRU (Multi Material Russian Upgrade) Remix on MMU2 (Часть 5: Когда почти работает - ничего не дает)