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

pl32
Идет загрузка
Загрузка
24.12.2018
1784
26
печатает на RK-1
Расходные материалы

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

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.
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
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.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

29
Комментарии к статье

Комментарии

24.12.2018 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 )

24.12.2018 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.

24.12.2018 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.

25.12.2018 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.

25.12.2018 в 08:22
1

Покажу макет обязательно, когда спроектирую полностью. Там одновременно реализован поворотный стол и притягивание к плоскости.

13.02.2019 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?

13.02.2019 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....

24.12.2018 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.

ski
25.12.2018 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...

25.12.2018 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.

ski
25.12.2018 в 22:42
3

В качестве поворотного стола использую такую штуку

25.12.2018 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-)))))

25.12.2018 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...

25.12.2018 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.

25.12.2018 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.

25.12.2018 в 09:23
2

Спасибо за статью! Значит всё-таки не зря я собрал коробку с диодами)))

RLM
25.12.2018 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).

ski
25.12.2018 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.

25.12.2018 в 10:11
0

 и считаю что «чем больше, тем лучше»
Ну ультрафиолет вообще то в больших количествах вреден для пластика

25.12.2018 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.

26.12.2018 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

26.12.2018 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.

25.12.2018 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.

26.12.2018 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.

26.12.2018 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

26.12.2018 в 10:45
0

интенсивная засветка глубинных слоев частотами 410...450 нм.
Искусственно воспроизвести такое вряд ли возможно
Дуговая лампа?
Лампа для аквариумных растений

Для написания комментариев, пожалуйста, авторизуйтесь.

Читайте в блогах

Обдув на DEXP BOX-C-K2 (DDKUN C-K2)

Продолжаю ковырять прошивку Anycubic Photon S

Печать фигурки по технологии SLA

Парочка. Обратите внимание на руки.

Халявный фильтр-очиститель для филамента

Пробиваем потолок мелкотравчатости. 1:64