Dôležitá úloha fotosenzitívnych živicových materiálov v technológii 3D tlače

Svetlom tuhnúce materiály používali pri výrobe múmií už starí Egypťania pred viac ako 4000 rokmi. Podľa záznamov starí Egypťania zapuzdrovali múmie plátennými pásikmi nasiaknutými a potiahnutými asfaltom. Keďže asfalt obsahuje nenasýtené zlúčeniny, môže sa vytvrdzovať na slnku. Ľudia v mojej krajine používajú tungový olej na namáčanie dreveného náčinia a umiestňujú ho na slnko, aby vytvrdili, čo môže tiež vytvoriť vodotesnú a nepriepustnú ochrannú vrstvu odolnú voči opotrebovaniu na povrchu dreveného náčinia. V skutočnosti ide aj o aplikáciu technológie vytvrdzovania svetlom.
Živica je surovina na výrobu plastových výrobkov a existuje veľa druhov, vrátane prírodnej živice a umelej živice. Ak sa obmedzí na živice citlivé na ultrafialové svetlo (fotosenzitívne živice), selektivita živíc nie je veľká. Fotosenzitívne živicové materiály sú vhodné na fotopolymerizačné tvarovanie 3D tlačové technológie, najmä vrátane tvarovania vytvrdzovaním svetlom (SLA), digitálneho spracovania svetlom (DLP), polymérového vstrekovania (PolyJet), ako aj vznikajúcej technológie kontinuálnej výroby tekutého sveta (CLIP), dvoj- fotónová 3D tlač (TPP).
Fotocitlivá živica, tiež známa ako UV živica, je špeciálna živica s mnohými výhodami. Skladá sa z fotosenzitívneho prepolyméru, aktívneho riedidla a fotosenzibilizátora. Fotosenzitívna živica je vo všeobecnosti tekutá a po ožiarení ultrafialovým svetlom s určitou vlnovou dĺžkou (250nm ~ 400nm) okamžite iniciuje polymerizačnú reakciu a dokončí vytvrdzovanie. Fotosenzitívna živica má široké využitie. Môže sa použiť na výrobu vysoko pevných, vysokoteplotných a vodotesných materiálov. Má vlastnosti úspory energie, nízkeho znečistenia, rýchlej rýchlosti vytvrdzovania a vysokej efektívnosti výroby. ...
Kvalifikovaná fotocitlivá živica vhodná pre 3D tlač musí spĺňať nasledujúce požiadavky. ...
1. Vysoká citlivosť na svetelné zdroje so špecifickými vlnovými dĺžkami. 3D tlač väčšinou používa ako zdroj svetla na spustenie reakcie svetelný zdroj so špecifickou vlnovou dĺžkou, čo si vyžaduje, aby fotocitlivý živicový materiál mal vysokú citlivosť na svetelný zdroj.
2. Primeraná rýchlosť vytvrdzovania svetlom. Fotosenzitívna živica 3D tlače musí mať vysokú rýchlosť vytvrdzovania, aby sa zabezpečilo rýchle vytvrdenie ďalšej vrstvy živice a hornej vrstvy živice, ale rýchlosť vytvrdzovania by nemala byť príliš vysoká. Fotosenzitívna živica použitá ako spojivo musí zabezpečiť, že rýchlosť vytvrdzovania je nižšia ako rýchlosť prieniku živice, aby sa zabránilo vytvrdnutiu živice skôr, ako prenikne na miesto a živica nemôže ďalej tiecť, čo má za následok slabý výkon lepenia. ...
V súčasnosti sú bežné fotosenzitívne živice rozdelené do dvoch kategórií, akryláty a epoxidové živice. ...
1. Epoxidová živica
Epoxidová živica (skrátene EP) je bežná fotocitlivá živica v 3D tlači*. V roku 1930 epoxidovú živicu prvýkrát syntetizoval Pierre Castan vo Švajčiarsku a S.Q. Greenlee v Spojených štátoch a bol to termosetový plast. Naša krajina študuje epoxidovú živicu od roku 1958 a veľmi rýchlo sa dostala do priemyselnej výroby. Tieto živice môžu byť široko používané v rôznych odvetviach národnej obrany a národného hospodárstva ako odlievacie, impregnačné, laminovacie materiály, lepidlá, nátery atď.
Ako materiál pre 3D tlač sa používa epoxidová živica, na zvýšenie viskozity možno okrem karbidu kremíka a uhlíkových vlákien ako plniva použiť aj vločky nano-ílu. Zmenou kombinácie týchto plnív môžu vedci voľne kontrolovať silu materiálu, aby vyhovovali rôznym potrebám. Tento nový materiál sa dá použiť na výrobu ľahších áut alebo lietadiel, alebo sa dá použiť ako konštrukčný prvok v ľahkých budovách, takže je ideálnym materiálom. ...
3D tlačená voštinová štruktúra s epoxidovou živicou a približne 1% objemu kompozitného materiálu z uhlíkových vlákien
Ďalším dôležitým využitím epoxidovej živice v 3D tlači je použitie ako spojiva. Epoxidová živica má dobrú kompatibilitu s anorganickými a kovovými práškovými materiálmi a môže rýchlo infiltrovať povrch anorganického alebo kovového prášku. Ako fotosenzitívny náter bola epoxidová živica široko skúmaná a používaná v každodennom živote ľudí. Existuje mnoho druhov produktov a široká škála aplikácií. Zodpovedajúce epoxidové živice fotosenzitívne materiály možno nájsť v rôznych systémoch.
2. Akryl
Akrylový ester má vlastnosti svetlej farby, odolnosti voči svetlu, tepelnej odolnosti a chemickej odolnosti. Preto nátery vyrobené z akrylového esteru majú širokú škálu použitia a odrôd. Pri použití technológie 3D tlače v kombinácii s akrylátovými monomérmi je možné akrylátový monomér zmiešať s fotoiniciátorom a fotoiniciátor absorbuje určitú vlnovú dĺžku energie v ultrafialovej oblasti a iniciátor generuje voľné radikály. Výhodou radikálovej polymerizácie je jej rýchla reakčná rýchlosť a krátky čas vytvrdzovania. Polymerizácia voľných radikálov je však ovplyvnená kyslíkom: voľné radikály budú reagovať s kyslíkom vo vzduchu a budú spotrebované, čo vedie k brzdenej polymerizácii. Makroskopický výkon spočíva v tom, že vytvrdený povrch fotocitlivej živice nie je úplne vytvrdený a ruka je lepkavá.
Okrem toho možno keramiku a kovy použiť aj ako tlačové materiály. Po zmiešaní keramického prášku s akrylátom v pomere 1:1 môže živica pôsobiť ako spojivo. Živica pridaná s keramickým práškom bude do určitej miery vytvrdená a jej tvrdosť stačí na udržanie skutočného tvaru. Potom sa hotový výrobok s pridaným keramickým práškom vypáli v peci, aby sa odstránil polymér a spojili sa keramické zložky dohromady, takže obsah keramiky v konečnom výrobku je až 99 %. Táto metóda je tiež použiteľná pre akrylové živice obsahujúce kovový prášok.

www.dpiflex.com