Модификация фотополимера для профессиональных стерео литографических 3D принтеров

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.