Фотополимер характеристики: Свойства фотополимерной смолы для 3D-принтера. 3DMall

Свойства фотополимерной смолы для 3D-принтера. 3DMall

При покупке 3D-принтера СКИДКА на пластик и полимеры до 10%

Свойства фотополимерной смолы для 3D принтера

13.12.2020 powernic

Свойства фотополимерной смолы для 3D принтера

Фотополимерная смола используется для 3Д печати по технологиям SLA, LCD, DLP. Использование данного материала и технологии печати базируется на одном свойстве изначально жидкой фотополимерной смолы – затвердевать при облучении материала световой волной определенной длины. То есть эти вещества способны менять свое агрегатное состояние под действием ультрафиолета. При этом фотополимерные смолы отличаются по своим физико-механическим характеристикам, что позволяет получать изделия с различными свойствами. Причем многообразие фотополимерных смол позволяет использовать их не только в бытовой, но и в профессиональной и даже промышленной сфере.

Характеристики фотополимерных смол

Фотополимерные смолы поистине универсальны. Основные свойства фотополимерной смолы для 3Д печати, за которые их так ценят:

• широкая цветовая палитра;
• широкий спектр механических свойств: эластичность, жесткость, твердость и т.д.;
• тактильные и оптические свойства: матовость, прозрачность;
• химический состав: композитные, биосовместимые, термостойкие, соответствующие по свойствам с полипропиленом, ABS;
• спектр применимости: медицина, стоматология, производство обуви, ортопедия, ювелирное дело и т.п.

Фотополимерные смолы и 3Д печать даже используются в аэрокосмической области.

Преимущества фотополимеров в сравнении с другими материалами для 3Д-печати:

• идеальная гладкость готовых моделей;
• высочайшая детализация и точность;
• прекрасные физические и механические свойства;
• широкий выбор материалов и цветовая палитра;
• возможность обработки (окрашивание, склейка, шлифовка и т.д.).

Существуют материалы, которые могут использоваться для изготовления выжигаемых и выплавляемых моделей. Это применимо в стоматологической и ювелирной отрасли, что позволяет моделировать изделия с высочайшей точностью и степенью сложности. Все это характерные свойства фотополимерной смолы определенного назначения.

Модели из промышленных фотополимерных смол отличатся высокой прочностью, функциональностью. В области медицины используются материалы, которые благодаря точности и детализированности, а также биосовместимости позволяют использовать их сразу после печати. Например, капы протезы и т.п.

Особенности технологий печати фотополимерными смолами

Фотополимерными смолами печатают по разным технологиям: SLA, DLP, LCD. Каждая обладает своими достоинствами. Суть в послойном нанесении и отверждении материала. В случае с SLA облучение осуществляется лучом, то есть точечно. Технологии LCD и DLP засвечивают слой целиком, что позволяет существенно экономить время, особенно при больших объемах и одновременной печати нескольких моделей, ведь засветка осуществляется одновременно. Себестоимость отпечатков также разнится. Выбор оптимального варианта зависит от конкретных задач, а также бюджета.

В интернет-магазине 3Д Молл вы можете приобрести фотополимерные смолы в соответствии с решаемыми задачами. Мы также предлагаем широчайший диапазон оборудования для 3Д печати фотополимерами. При возникновении любых вопросов вы можете проконсультироваться с нашими специалистами.

Фотополимерные смолы

В избранное

Сравнить

Быстрый просмотр

В корзину

В избранное

Сравнить

Быстрый просмотр

В корзину

В избранное

Сравнить

Быстрый просмотр

В корзину

В избранное

Сравнить

Быстрый просмотр

В корзину

В избранное

Сравнить

Быстрый просмотр

В корзину

В избранное

Сравнить

Быстрый просмотр

Запрос КП

Рекомендуемые статьи:

Популярные фотополимеры для 3D-печати — характеристики и свойства

Фотополимеры для 3D-печати – универсальные пластики, из которых изготавливают модели с определенными характеристиками. Полимерные смолы обеспечивают построение деталей с гладкими поверхностями и высокой детализацией, устойчивость готовых изделий к механическому или температурному воздействию. Материалы представлены в разных цветах, прозрачном или полупрозрачном виде.

Что такое 3D-печать фотополимерами

Изначально оборудование для трехмерной печати смолами было доступно только крупным предприятиям. В последние годы цена техники стала ниже, поэтому фотополимерные принтеры задействуют даже в небольших лабораториях или любительских проектах.

3D-печать фотополимерами имеет целый набор преимуществ:

• отсутствие ограничений по сложности геометрии распечатываемого объекта, способность качественно воспроизводить мельчайшие детали;
• поверхность готовых моделей получается идеально гладкой;
• широкий ассортимент материалов и их свойств позволяет изготавливать предметы с заданными характеристиками;
• простота постобработки напечатанных изделий, возможность окрашивания, склеивания, шлифования, полирования.

Для работы с фотополимерными смолами используются следующие технологии:

• SLA или стереолитография подразумевает, что смола послойно обрабатывается лазером и застывает, формируя 3D-модель.
• MJM – сырье распределяется по рабочему столу и последовательно отверждается под воздействием вспышки УФ-луча.
• UV LCD – слои переносятся на ЖК-экран с интегрированной светодиодной лампой, полимеризуя материал.
• DLP – слои проецируют через цифровой проектор, который засвечивает фотополимер.

Как печатать фотополимерами

Фотополимерные принтеры существенно отличаются от привычного 3D-оборудования, поэтому важно соблюдать правила работы с ними. Нужно учитывать, что материал термореактивен, то есть свойства фотополимера для 3D-печати меняются под влиянием светового излучения, а под воздействием высокой или низкой температуры характеристики материала остаются стабильными.

Подготовка файлов

Машины, работающие со смолами, не могут автоматически выстраивать внутренние полости конструкции макетов. Поэтому файлы, программирующие выстраивание объектов с пустотами, должны быть обработаны специальным ПО. Софт подберет ориентацию модели, пропишет алгоритм формирования полостей, решеток или внутренних каналов, определит опорные структуры.

Распространенные фотополимеры для 3D-печати – характеристики

Для 3D-печати задействуют смолы, которые затвердевают под воздействием светодиодных, лазерных или ультрафиолетовых источников света. Наиболее востребованы:
фотополимеры 3D Systems:

•    Figure 4 TOUGH-GRY 15 – жесткий полимер, предназначенный для решения промышленных задач. Доступный, экономичный ресурс обеспечивает выпуск прочных, стабильных изделий с точным соблюдением размеров, готовых к окрашиванию. Подходит для изготовления функциональных элементов, продукции широкого потребления, итерации дизайнерских разработок.

•    Figure 4 JCAST-GRN 10 – состав зеленого цвета, разработанный для ювелирного производства. Жидкий фотополимер для 3D-печати используется для тщательного воссоздания мелких элементов, позволяя производить филигранные мастер-модели для отливки из драгметаллов. Ресурс отличают минимальная зольность и рациональный расход.

•    Figure 4 TOUGH-GRY 10 – жесткий индустриальный пластик, подходящий для проверки прототипов. Материал темно-серого оттенка демонстрирует высокую прочность при удлинении на разрыв, долговечность, стабильность при повышенных температурах и влажности.

•    Figure 4 PRO-BLK 10 – универсальный полимер, пригодный для выпуска крепких деталей, стойких к механическим или тепловым ударам. Годится для безинструментального изготовления разъемов, защелок и других мелких элементов, используемых в машино- и авиастроении. Оборудование, работающее с данным полимером, отличается высокой пропускной способностью, низким процентом деформаций. Готовые объекты быстро очищаются растворителем, выделяются экологической стабильностью, качеством поверхности.

•    Accura 60 – прозрачный материал для сверхбыстрой печати крепких и жестких образцов с эстетикой формованного поликарбоната. Состав применяют для выращивания функциональных прототипов, прозрачных конструкций, корпусов, экранов. Материал годится для создания шаблонов для литься по выплавляемым моделям.

•    VisiJet M3 Crystal — прочный полупрозрачный полимер, подходящий для тестирования деталей, изучения функциональности объектов, выпуска продукции конечного пользования. Составу присвоен шестой класс биосовместимости, что делает его пригодным для задействования в медицинских целях. Также состав применяют в промышленном и дизайнерском секторах для воспроизведения сложных полупрозрачных структур, когда нужна просматриваемость внутренней составляющей объекта.

•    VisiJet M3 Stoneplast – ресурс, используемый для построения стоматологических моделей по данным медицинского 3D-сканирования. Состав подходит для терапевтических и ортодонтических узкопрофильных направлений.

•    VisiJet M2R-WT (MJP) – крепкий белый материал с VI классом биосовместимости (ISO 10993). Состав применяют в медицинской сфере и иных отраслях, требующих прочных деталей с небольшой гибкостью, гладкой поверхностью. Готовые изделия можно сверлить, вставлять них металлические втулки или нарезать резьбу.

•    VisiJet ProFlex M2G-DUR – долговечный полипропилен, хорошо поддающийся обработке. Сочетает достойную ударостойкость и прочность при изгибе, сохраняя практичные технические характеристики.

•    VisiJet M2R-BK – черный крепкий полимер с высокой прочностью на разрыв и необходимыми эксплуатациоными свойствами. Годится для изготовления панелей и объектов с тонкими стенками. Устойчив к умеренному температурному воздействию.
фотополимеры Zortrax

•    Raydent Crown & Bridge Resin – биосовместимый пластик, применяемый для изготовления стоматологических мостов, временных коронок. Смола телесного оттенка используется для построение гладких изделий, устойчива к истиранию, безопасна для человека при непрерывном контакте в течение месяца.

•    Resin BASIC – полимер на эпоксидной базе, пригодный для изготовления прототипов либо миниатюрных макетов. Смола представлена в прозрачном, сером или белом вариантах. Материал обеспечивает построение моделей с высокой детализацией. Состав быстро отверждается, обладает небольшой усадкой, подходит для создания острых граней.

Заключение

Технические характеристики фотополимеров после обработки светом очень разнятся. Сегодня доступна богатая цветовая палитра, можно подобрать консистенцию и период засветки. Также важно при выборе смолы обращать внимание на уровень токсичности, поскольку бывают и довольно агрессивные составы, и биосовместимые.
Трехмерная печать фотополимерами гарантирует прочность и точность, превосходящую любительскую печать пластиковыми филаментами. Однако материал подразумевает аккуратное обращение с жидкой смолой и наличие определенных навыков. Соблюдая технику безопасности, можно быстро освоить технологию работы с сырьем и изготавливать высокоточные модели.

Все о фотополимеризации

Фотополимеризация — это метод, который включает отверждение светочувствительной смолы с использованием УФ-излучения. Он используется в различных процессах 3D-печати, таких как 3D-цифровая обработка света (DLP), принтеры MultiJet и стереолитография (SLA). Область 3D-печати продолжает быстро развиваться как в академической, так и в промышленной исследовательской среде. Среди различных методов 3D-печати процессы на основе фотополимеризации обеспечивают гибкость в отношении конечных свойств 3D-печатных материалов с использованием универсальной химии полимеров. Подход к трехмерной фотополимеризации основан на использовании мономеров/олигомеров в жидком состоянии в присутствии фотоинициаторов. Мономеры фотополимеризуются по радикальным или катионным механизмам при воздействии источника света с различной длиной волны.

3D-печать, также известная как аддитивное или многослойное производство, была изобретена в 1980-х годах для изготовления индивидуальных и сложных объектов без использования форм или механической обработки. Из-за универсальных инноваций, связанных с химией полимеров, методы 3D-печати на основе фотополимеризации привлекли особое внимание химиков-полимерщиков, материаловедов и инженеров. С помощью этих методов также можно достичь высокого разрешения с небольшим размером элемента в диапазоне микрометров. Технологии 3D-печати открыли новые двери в различных областях, таких как микрофлюидика, мягкая робототехника, биомедицинские устройства, хирургия, тканевая инженерия, стоматология и доставка лекарств. В этой статье далее объясняется, как работает фотополимеризация, и рассматриваются ее применения.

Как работает фотополимеризация

Во-первых, что такое фотополимеры? Они представляют собой визуализирующие композиции на основе полимеров, олигомеров и мономеров, которые могут быть селективно полимеризованы и сшиты под воздействием светового излучения, такого как ультрафиолетовый свет.

Потенциальные полимерные основы для фотополимеров включают акрилы, поливинилциннамат, поливиниловый спирт, полиизопрен, полиамиды, нитриловый каучук, эпоксидные смолы, полиимиды, стирольные блоки и сополимеры. Полимеры обычно действуют как связующие вещества, определяя характеристики обработки и конечные физические свойства отвержденных фотополимерных изделий. Жидкие композиции, подобные используемым для печатных форм, обычно не содержат полимеров в качестве существенного компонента.

Олигомеры являются еще одним важным фактором свойств фотополимера. Например, они влияют на его прочность и термостойкость. Они могут составлять половину веса фотополимера. Мономеры состоят из более мелких молекул. Связующие обычно довольно вязкие, что затрудняет их распределение. Мономеры облегчают обращение со связующими.

3D-печать обычно использует программное обеспечение CAD-CAM для создания компьютерной 3D-модели, которая будет преобразована в 3D-пластиковый объект. Изображение разрезается на фрагменты. Затем каждый срез реконструируется посредством радиационного отверждения жидкого полимера, превращая изображение в твердый объект. Фотополимеры, используемые в процессах трехмерной визуализации, требуют достаточного количества поперечных связей и в идеале должны иметь минимальную объемную усадку при полимеризации, чтобы избежать деформации твердого объекта.

Типичные мономеры, используемые для 3D-визуализации, включают многофункциональные акрилаты и метакрилаты, часто в сочетании с неполимерным компонентом для уменьшения объемной усадки. Часто используется конкурирующая композиционная смесь эпоксидных смол с катионными фотоинициаторами, поскольку их объемная усадка при полимеризации с раскрытием цикла значительно ниже, чем у акрилатов и метакрилатов. Также использовались свободнорадикальная и катионная полимеризации, состоящие из эпоксидных и акрилатных мономеров, обеспечивающие высокую скорость полимеризации за счет акрилового мономера и лучшие механические свойства за счет эпоксидной матрицы.

Для полимеризации в ванне используется емкость с жидкой фотополимерной смолой. Модель, напечатанная на 3D-принтере, строится слой за слоем из этой емкости. Ультрафиолетовый свет отверждает смолу там, где это необходимо, в то время как платформа перемещает создаваемый объект вниз после отверждения каждого нового слоя. В некоторых машинах используется лезвие, которое перемещается между слоями, чтобы обеспечить гладкую смоляную основу для создания следующего слоя. После окончания этого процесса чан сливают от смолы, а готовый объект удаляют.

Поскольку в этом процессе для формирования объектов используется жидкость, материал не обеспечивает структурной поддержки на этапе строительства, в отличие от методов на основе порошка, где поддержка обеспечивается за счет несвязанного материала. Это означает, что часто необходимо добавлять опорные конструкции. Смолы отверждаются с помощью процесса фотополимеризации, при котором свет направляется на поверхность смолы с помощью зеркал с механическим приводом.

Метод печати SLA имеет высокий уровень точности и хорошую отделку, но часто требует опорных конструкций и пост-отверждения, чтобы встроенный объект был достаточно прочным для структурного использования. Процесс фотополимеризации можно осуществить с помощью одного лазера и оптики. Лезвия или лезвия для повторного покрытия проходят по предыдущим слоям, чтобы гарантировать отсутствие дефектов в смоле для построения следующего слоя. Процесс фотополимеризации и вспомогательный материал, вероятно, вызвали дефекты, такие как воздушные зазоры, которые необходимо заполнить смолой для получения высококачественной модели. Типичная толщина слоя для этого процесса составляет от 0,025 до 0,5 мм.

Напечатанные объекты должны быть удалены из смолы, а излишки смолы должны быть полностью слиты из ванны. Опоры можно отсоединить с помощью ножа или острого предмета. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не загрязнить смолу. Методы удаления смолы и подложек включают использование промывки спиртом, а затем промывкой водой. Обработка может занять некоторое время, так как готовые изделия могут потребовать дополнительной очистки для полного удаления материала. Наконец, предметы можно сушить естественным путем или с помощью воздушного шланга. Ультрафиолетовый свет часто используется для окончательного процесса пост-отверждения, чтобы обеспечить высокое качество объекта.

Применение фотополимеризации

Методы, основанные на фотополимеризации, позволяют производить трехмерные сложные многофункциональные материалы с разумным контролем конечных свойств различных приложений. 3D-печатные материалы с высокой эластичностью и растяжимостью желательны для множества применений. В частности, эластомерные мягкие роботизированные системы требуют мягких, эластичных, гибких компонентов, обеспечивающих разумную степень свободы и способность проявлять большую деформацию. Эти свойства создадут безопасное и гладкое взаимодействие с людьми. Изготовление мягких роботов в основном осуществляется с использованием «термически» отверждаемой силиконовой резины в многоступенчатом подходе к формованию и отливке, что приводит к ограниченной геометрической сложности.

Заключение

Выше мы объяснили, что такое фотополимеризация и ее применение. Мы надеемся, что эта информация была вам полезна. Чтобы узнать больше о других промышленных процессах, найти поставщиков или составить собственный список поставщиков, посетите сайт Thomas Supplier Discovery, где есть информация о других аналогичных продуктах.

Источники

• https://www.sculpteo.com/en/3d-printing/3d-printing-technologies/
• https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsapm.8b00165
• https://www. sciencedirect.com/topics/materials-science/photopolymerization

Связанные статьи

• Ведущие компании, предоставляющие услуги 3D-печати в США
• Истоки 3D-печати и аддитивного производства
• Обзор технологий 3D-печати
• Ведущие производители и поставщики 3D-печати (публичные и частные)
• Ведущие поставщики консультационных услуг в области аддитивного производства
• Лучшие 3D-принтеры до 300 долларов
• Лучшие 3D-принтеры до 200 долларов
• Лучшее программное обеспечение для 3D-печати
• Лучший 3D-принтер до 1000 долларов
• Лучший 3D-принтер до 500 долларов
• Все о гидроструйной обработке материалов
• Все о многоструйном моделировании (MJM) 3D-печати

Еще от Изготовление и изготовление на заказ

Проектирование с помощью фотополимеров | Материалы для 3D-печати | Стратасис Прямой

—
20 декабря 2017 г.

Проектирование с использованием фотополимеров

Фотополимеры, используемые в стереолитографии, представляют собой смолы на основе эпоксидной смолы или акрилата. Поскольку общие свойства фотополимеров сильно различаются, важно знать, какой тип материала подходит для вашей модели. Фотополимеры в целом предлагают более мелкие детали и придают модели или прототипу «реалистичное» пластиковое ощущение с очень небольшой отделкой. Обычно фотополимерные материалы используются для тестирования конструкций в качестве концептуальных моделей, сборок для проверки соответствия, мастер-образцов для методов литья и / или в качестве небольших прототипов с ограниченными функциональными возможностями.

На что следует обратить внимание

Поскольку фотополимеры обладают минимальной прочностью и долговечностью, этот материал лучше подходит для изготовления моделей или прототипов. Кроме того, фотополимеры не устойчивы к ультрафиолетовому излучению, и многие из них имеют низкую термостойкость; по этой причине известно, что фотополимеры «расползаются» из формы при нагревании или при переносе большой нагрузки в течение длительного времени.

Несмотря на то, что эти свойства являются важными факторами при работе с фотополимерами, существуют некоторые нанокомпозиты и смолы, разработанные с учетом более высокой теплостойкости. Одной из характеристик фотополимеров, которая затрудняет создание из этого материала, является то, что он имеет очень ограниченную способность к удлинению. Следовательно, фотополимеры склонны к разрушению при сильном ударе или слишком сильном изгибе. Тем не менее, с помощью аддитивных процессов фотоотверждения конструкции с фотополимерами получают мелкие детали и имеют довольно гладкую поверхность; что делает их идеальным материалом при тестировании определенного внешнего вида или функциональности предполагаемого дизайна.

Стереолитография

Стереолитография — это процесс 3D-печати, при котором вы можете создать 3D-модель или деталь из программы САПР (автоматизированного проектирования), которая разрезает дизайн на поперечные сечения, обычно толщиной 0,004 дюйма. В технологии стереолитографии (SL или SLA) емкость с УФ-отверждаемым фотополимером размещается внизу в нижнем отсеке машины; машина начинает строить 3D-модель, сканируя и строя один слой за раз. Каждый слой создается с помощью УФ-лазера, и по мере того, как лазер проходит по следующему слою объекта, материал затвердевает при контакте. После завершения слоя платформа соскальзывает вниз, чтобы освободить место для следующего слоя, лезвие для повторного покрытия выравнивает модель, удаляя лишний материал, и процесс повторяется до тех пор, пока не будут построены все слои CAD, строя снизу вверх.

После того, как деталь снята со станка и пропущена через химическую ванну для удаления излишков смолы, деталь затем помещается в УФ-печь, а затем передается на постобработку, которая включает шлифование и покраску для получения готового изделия.

Быстрое прототипирование с помощью стереолитографии стало экономичным решением для быстрого создания моделей внешнего вида и концептуальных прототипов.