Модификация фотополимера для профессиональных стерео литографических 3D принтеров

Подписаться на 3Dtoday
Araychem
Идет загрузка
Загрузка
14.09.18
1084
18
Расходные материалы
10
Фотополимер или фотополимерная смола для стереолитографической 3D печати, это – высокомолекулярное соединение многофункциональной структуры, которой свойственно отверждаться при воздействии ультрафиолетовым излучением. При выборе и подборе расходного материала, ключевыми пунктами являются оптические, физико-химические характеристики и механические свойства фотополимера. Эти данные необходимы чтобы адаптировать тот или иной материал под 3D принтер.
В этой статье расскажу про процесс модификации коммерчески доступного материала Somos Perform от DSM Company. Somos Perform предназначен для промышленных 3D принтеров которые печатают на длине волны 355 нм. Этот материал отличается тем, что основная часть его структуры состоит из керамики (~50 % по массе). Характеристики материала очень высокие – предел прочности на разрыв 80 МПа, твердость по Шору D 94 и температура деформации 270 °С, единственный недостаток относящийся к механическим свойствам данного материала, это низкая ударопрочность, 17 Дж/м. Помимо этого, процесс эксплуатации материала довольно трудоемкий процесс за счет керамической основы. Материал является коллоидным соединением и керамическая составная выпадает в осадок, что влияет на изменение плотности и соответственно вязкости материала.
Для модификации смолы Somos Perform использовались эпоксидные мономеры, акрилатные дилюенты и фотоинициаторы. Реакция модификации проводилась в специальных лабораторных условиях. Условия проведения реакции (температура, время, концентрации и др. условия реакции) были предварительно исследованы и протестированы. В результате было получено оптимальное соотношение и концентрация реагентов.
Для анализа оптических показателей проводился подобранный мной метод, который позволяет получить один слой засветки смолы. С помощью данного метода (чашки Петри, ук. на фотографиях) можно определить:
1. EC - критическую величину воздействия УФ лазером для отверждения смолы в мДж/мм2.
2. DP – глубину проникновения УФ лазера в смолу, эта величина дает толщину одного слоя в миллиметрах или mils, которая в дальнейшем используется для настроек точности печати.
Проведя исследования и тесты по определению оптимального состава для получения модифицированного фотополимера и проведя анализы для получения характеристик полимера для настроек принтера, можно запускать синтез большого объема фотополимера. Таким образом, было получено 100 литров материла. Это минимальный для запуска промышленного принтера объем. Полученные оптические данные дали возможность для проведения настроек параметров 3D принтера SLA UnionTech.
Полученный модифицированный материал имеет схожие характеристики с Somos Perform, температура деформации не была потеряна за счет оптимального соотношения с мономером, в то же время значительно возросло значение модуля упругости, что дает более эластичный готовый продукт. И один немаловажный результат, это снижение стоимости материала в 2 раза.
Также, были проведены научно-исследовательские работы по синтезу фотополимерных смол и была составлена карта или mind map, которая состоит из всех пунктов учитываемых при разработке новых материалов. Это основные этапы разработки и фиксируемая информация необходимая для проведения синтеза и получения материала.
0d94cb43d71bfe709717404cddc0265c.jpg
4e83479bf70fa3ce734eb37c5231e89b.jpg
9efe78d34a3208509bfc654c48c016fc.jpg
a84e489014f15f3abd756667fdcc75f3.jpg
eacb93ff9289c60884a06f8750601156.jpg
7491afe06f2f1caa9ef0b4ee6c7d589f.jpg
e1934d4560e84cd536ae6d8affd90044.jpg
7164a5e27fd0017358284e47251cfe60.jpg
9322052f2f3d6bd70cbe50a42eb4b8e6.jpg
b2064bac48ccaf9dc6c2dfb8b8e7382f.jpg
0250ef7e740e3df3e8afff5eacfa7c51.jpg
e78a85185792261dd56bace566fd02cd.jpg
b99d086cde169a491d78e938499da5b0.jpg
f6ecd12a6557c30cba501e831511365e.jpg
aab11b676db0a1f95e5ec617655f841b.jpg
Подписаться на 3Dtoday
10
Комментарии к статье

Комментарии

15.09.18 в 17:39
0
Вау!
Такого я ещё не читал...

Благодарю!
Есть над чем mindmap - подумать...

С Уважением,
Ski.
15.09.18 в 19:29
1
Рада что есть такие отклики, спасибо!
16.09.18 в 00:25
0
Шок и восторг! Моё почтение за труды!)
17.09.18 в 09:57
0
Благодарю! ))
17.09.18 в 03:10
0
Хм, а я чот ни хрена не понял. Можно в следующий раз не шифро-научно, а научно-популярно?
17.09.18 в 10:15
1
Где вы увидели шифро-науку?)) Если только не тот факт, что точные названия реагентов и добавок скрыты и количественная информация, это конфиденциальная информация, простите)
А в целом, прочитав наглядный пример, вы можете смело начать искать информацию в научно - популярных журналах.
Ну и если честно, я пока слежу какого характера статьи, научные или же более на простом языке - приводят к резонансу, так как это все таки не nature .com и не science direct и.т.д.
Спасибо большое за отклик!
П.с. Можно в следующий раз более культурнее выражаться?
17.09.18 в 11:33
2
К принципе я не химик, более того - в "теме" не более полутора лет - я, в принципе, понял, о чем речь.
Если более простым языком:
Есть фотополимер, прочный и хрупкий и термостойкий.
ФИРМЕННЫЙ, ДОРОГОЙ.
Люди взяли какую-то эпоксидку, растворили в чем-то акриловом, имеющем схожие характеристики с фотополимером.
Потом этот раствор смешали с фотополимером и провели химическую реакцию, в ходе которой эпоксидка соединилась с акрилатами- метакрилатами, и приобрела свойство полимеризироваться под действием УФ.
Ну, и пришлось добавить фотоинициаторов.
После этого фотополимер стал менее хрупким, не потеряв термостойкость.
И в ДВА раза дешевле.
Если совсем на языке "реальных пацанов" - разбодяжили фирменный материал так, что он стал в два раза дешевле, и при этом не только не стал хуже, а еще и улучшил свои свойства.
Естественно - конкретные марки и режимы - коммерческая тайна...
17.09.18 в 11:59
1
Коротко и ясно)
Да, все верно, суть правильно поняли, главное не потерять свойства, ну и главное подобрать настройки, если конечно у вас принтер с открытым доступом.
17.09.18 в 18:39
0
Если более простым языком:
Вот так понятно, спасибо!
17.09.18 в 11:21
0
Спасибо за статью!
Было очень интересно!
Но возникли несколько вопросов:
1. Somos Perform был выбран именно за его механические свойства? Или был другой критерий выбора?
2. Насколько удалось увеличить ударную вязкость и удлинение на разрыв? Есть количественные данные? Если нет - то как оценивалось увеличение ударной вязкости.
17.09.18 в 12:19
2
Благодарю за интерес!
Отвечая на вопросы:
1. Да, Сомос был выбран из за его высокой термостойкости и в то же время хороших механических свойств. Если вы работаете с жидкими полимерными смолами, то наверняка знаете что мало таких материалов которые показывают и деформационную стойкость при высоких температурах (выше 150 С, даже мало таких что выдерживают 100-150 С) и высокую прочность на разрыв, ударопрочность и др.
2. Есть специальные испытательные машины для полимеров и пластиковых материалов, в специальных испытательных лабораториях. В результате модификации ударопрочность увеличилась на 30 %. Так как у Сомоса это значение очень низкое, сказать что наш результат дал супер прочный продукт - не могу сказать. Но результат есть)
Спасибо за вопросы!
17.09.18 в 12:47
0
Спасибо за ответы!
17.09.18 в 17:46
0
Круто! Возник вопрос - вы реально сами эпоксидную смолу варите? зачем если не секрет))) Сдается все-таки, что картинки с колбами для отвлечения внимания.
17.09.18 в 18:05
0
Интересно что вы имеете ввиду под «сами варите эпоксидную смолу». Да, знаете, у меня есть нефтяная вышка, и я там в общем варю все подряд ))) Шучу конечно.
Эпоксидную смолу в принципе можно получить в лабораторных условиях, но это будет в мл, то есть нужен специальный реактор и специальные заводские условия, нефтепромышленные, либо можно купить чистый мономер и в дальнейшем проводить с ним реакции для получения фотополимера, как на фотографиях ))
Вот ссылка на видео, раз фото не устраивают))
https://vk.com/video236661171_456239021
17.09.18 в 18:18
0
да, я именно это имел ввиду, модификацию бисфенола А гицидилакрилатом, нефтяная вышка для этого не нужна)) не страшно вам было в 100л ванну с Сомосом заливать сторонний продукт?
17.09.18 в 18:34
1
Нет, на счёт нефтяной вышки говорю же шучу) Так я же не пишу что это обычная «эпоксидка» которую можно купить на рынке. Основа эпоксидная, это значит что прекурсор бисфенол А, но сам реагент который я использовала требует проведения нескольких этапов синтеза.
Нет не страшно было) Потому что все было изучено, спланировано и были проведены тесты в объемах: 50мл, 100 мл.
21.09.18 в 16:07
0
Нет слов, одни эмоции. Спасибо за пост.
21.09.18 в 16:59
0
Спасибо большое!)

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Metamolds – быстрый и дешевый способ производства силиконовых форм для 3d-печати

Настольный пылесос на 3D-принтере

ABSолютно осенний PLAстикопад в iGo3D Russia!

Пластик Prototyper Soft (SBS) от "Filamentarno!"

Драйвер TMC2100 от FYSETC.COM

Ultimaker предлагает хотэнды с рубиновыми соплами