再生可能なアクリレートと Stereolithographic 3 D プリント
Summary
光造形装置で再生可能な感光性樹脂樹脂添加剤の製造のためのプロトコルが表示されます。
Abstract
コスト競争力の再生可能な材料と添加剤の製造への応用のアクセシビリティは、効率的なバイオベースマテリアル経済に不可欠です。Stereolithographic の 3 D プリンターを使用して持続可能な樹脂のラピッドプロトタイピングを紹介します。樹脂製剤はバイオベースマテリアル アクリレート系モノマー ・ オリゴマーの簡単な混合 photoinitiatior と光の吸収によって起こる。樹脂の粘度はモノマーとオリゴマーの比率によって制御され、平行平板形状レオメータによる剪断速度の関数として決定されます。バイオベースマテリアル樹脂で起訴 stereolithographic 装置を採用して、高精度で複雑な形状の試作品を生産します。製品は、アルコール洗浄と紫外線照射による、完全硬化を確認など後処理が必要です。走査型電子顕微鏡は、高機能の解像度と優れた表面仕上げのプロトタイプを明らかにしました。
Introduction
ラピッドプロトタイピングは、オンデマンド生産とデザイン自由でき 3 D の効率的な製造を層によって方法1で構築します。その結果、加工技術として 3 D プリントは、近年2で急速に開発しました。様々 な技術が利用できるすべては, 実物体に仮想モデルの翻訳に頼ると押し出し、直接エネルギー蒸着、粉末凝固、シート積層光重合などのプロセスを適用します。後者は、液状感光性樹脂樹脂の段階的な UV 硬化を含まれます。1986 年に、船体と同僚光造形装置 (SLA) UV レーザー ベースの 3 D プリンターの開発。最近では、デジタル ライト処理 (DLP) と呼ばれる同様のプロセスは、光重合、光プロジェクターによって開始で、利用可能になりました。一緒に、DLP と SLA は光造形 3 D 印刷3とに呼ばれます。
SLA は、高解像度のプロトタイピングおよびバイオメディカル デバイス4、5の製造に適用されます。この技術は (FDM) のモデリング精度、表面仕上、解像度6面で広く使用されている熱溶解積層に優れています。製品のアーキテクチャによってサポート構造は製作中に構造を安定させるために 3 D モデルに統合されています。さらに、製造された部品の印刷後処理トリートメントは必要な7,8です。通常、印刷オブジェクトは未反応の樹脂を溶解するためアルコールお風呂で洗っているし、重合9の完全な転換を保証する UV オーブンでその後硬化が実行されます。
一般に、樹脂添加剤の製造の露光ベースは多機能アクリレートやエポキシド10を含む硬化システムに依存します。商業市場における現在の感光性樹脂樹脂が化石に基づく、高価なバイオベースマテリアル経済1持続可能な 3 D 製品の無駄の無い、ローカル製造を容易にするために低コストの再生可能な樹脂の可用性が必要ですが,6。 最近では、再生可能なアクリル酸エステル樹脂感光性樹脂を開発され、光造形 3 d 印刷11,12で正常に適用されました。この詳細なプロトコル、商業光造形装置バイオベースマテリアル樹脂ラピッドプロトタイピングを紹介します。特別な注意は、樹脂製剤およびポスト印刷トリートメント、添加剤の製造の分野で新しい実務を支援するなどの手順で重要なステップに支払われます。
Protocol
Representative Results
Discussion
オーダーメイド プロトタイプおよび小さいシリーズは、金型とツールの生産のための必要性がないので部品 1 個あたりの高い生産コストが従来プロセスと競うことができる添加剤の製造を適用します。過去 10 年間のサービスおよび添加剤の製造に関連する製品の売り上げ高は13指数関数的に成長しています。材料販売の最大の分数は、フォトポリマーからです。成長は注目…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この調査は、プロジェクト 140413 の一部として GreenPAC 高分子アプリケーション センターによってサポートされた:「生産 3 D 印刷」。アルバート ・ ハートマン、コリーヌ ・ ヴァン ・ Noordenne を認識したいと思います、Ren ビデオ撮影を促進するためのアルバート Woortman、ジュル van Dijken フェムケ Tamminga Anniek ブルーインズ リューエンのバンします。
Materials
| Isobornyl acrylate | Sartomer | SA5102 | Acrylate monomer |
| 1,10-decanediol diacrylate | Sartomer | SA5201 | Acrylate monomer |
| Pentaerythritol tetraacrylate | Sartomer | SA5400 | Acrylate monomer |
| Multifunctional epoxy acrylate | Sartomer | SA7101 | Acrylate oligomer |
| Diphenyl(2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (TPO), 97% | Sigma Aldrich | 415952 | Photoinitiator |
| 2,5-bis(5-tert-butyl-benzoxazol-2-yl)thiophene (BBOT), 99% | Sigma Aldrich | 223999 | Optical absorber |
| Isopropyl alcohol (IPA), 99% | Bleko | 1010500 | For alcohol bath (applied in Form Wash) |
| Paar Physica MCR300 | Anton Paar | – | Rheometer with parallel plate geometry |
| Form 2 Printer | Formlabs | – | Desktop SLA 3D printer |
| Form Wash | Formlabs | – | Washing station |
| Form Cure | Formlabs | – | UV oven |
| Instron 4301 1KN Series IX | Instron | – | Universal testing machine |
| Philips XL30 ESEM-FEG | Philips | – | Scanning electron microscope |
Riferimenti
- Van Wijk, A., van Wijk, I. . 3D Printing with Biomaterials: Towards a Sustainable and Circular Economy. , (2015).
- Gross, B. C., Erkal, J. L., Lockwood, S. Y., Chen, C., Spence, D. M. Evaluation of 3D Printing and Its Potential Impact on Biotechnology and the Chemical Sciences. Analytical Chemistry. 86, 3240-3253 (2014).
- Chia, H. N., Wu, B. M. Recent advances in 3D printing of biomaterials. Journal of Biological Engineering. 9, 4 (2015).
- Mechels, F. P. W., Feijen, J., Grijpma, D. W. A review on stereolithography and its applications in biomedical engineering. Biomaterials. 31, 6121-6130 (2010).
- Skoog, S. A., Goering, P. L., Narayan, R. J. Stereolithography in tissue engineering. Journal of Materials Science: Materials in Medicine. 25, 845-856 (2014).
- Bhatia, S. K., Ramadurai, K. W. . 3D Printing and Bio-Based Materials in Global Health. , (2017).
- Oskui, S. M., Diamante, G., Liao, C., Shi, W., Gan, J., Schlenk, D., Grover, W. H. Assessing and Reducing the Toxicity of 3D-Printed Parts. Environmental Science & Technology Letters. 3, 1-6 (2016).
- Gong, H., Beauchamp, M., Perry, S., Woolley, A. T., Nordin, G. P. Optical approach to resin formulation for 3D printed microfluidics. RSC Advances. 5, 106621-106632 (2015).
- Zarek, M., Layani, M., Cooperstein, I., Sachyani, E., Cohn, D., Magdassi, S. 3D printing of shape memory polymers for flexible electronic devices. Advanced Materials. 28, 4449-4454 (2016).
- Ligon-Auer, S. C., Schwentenwein, M., Gorsche, C., Stampfl, J., Liska, R. Toughening of photo-curable polymer networks: A review. Polymer Chemistry. 7, 257-286 (2016).
- Miao, S., Zhu, W., Castro, N. J., Nowicki, M., Zhou, X., Cui, H., Fisher, J. P., Zhang, L. G. 4D printing smart biomedical scaffolds with novel soybean oil epoxidized acrylate. Scientific Reports. 6, 27226 (2016).
- Voet, V. S. D., Strating, T., Schnelting, G. H. M., Dijkstra, P., Tietema, M., Xu, J., Woortman, A. J. J., Loos, K., Jager, J., Folkersma, R. Biobased acrylate photocurable resin formulation for stereolithographic 3D printing. ACS Omega. 3, 1403-1408 (2018).
- Ligon-Auer, S. C., Liska, R., Stampfl, J., Gurr, M., Mülhaupt, R. Polymers for 3D Printing and Customized Additive Manufacturing. Chemical Reviews. 117, 10212-10290 (2017).
- Weng, Z., Zhou, Y., Lin, W., Senthil, T., Wu, L. Structure-property relationship of nano enhanced stereolithography resin for desktop SLA 3D printer. Composites: Part A. 88, 234-242 (2016).
- Scalera, F., Esposito Corcione, C., Montagna, F., Sannino, A., Maffezzoli, A. Development and characterization of UV curable epoxy/hydroxyapatite suspensions for stereolithography applied to bone tissue engineering. Ceramics International. 40, 15455-15462 (2014).
- Lee, H., Fang, N. X. Micro 3D Printing using a digital projector and its application in the study of soft materials mechanics. Journal of Visualized Experiments. (69), e4457 (2012).
- Huemer, K., Squirrell, J. M., Swader, R., Pelkey, K., LeBert, D. C., Huttenlocher, A., Eliceiri, K. W. Long-term live imaging device for improved experimental manipulation of zebrafish larvae. Journal of Visualized Experiments. (128), e56340 (2017).
- Decker, C. Light-induced crosslinking polymerization. Polymer International. 51, 1141-1150 (2002).
- Elliot, J. E., Bowman, C. N. Predicting network formation of free radical polymerization of multifunctional monomers. Polymer Reaction Engineering. 10, 1-19 (2002).
- Ellakwa, A., Cho, N., Lee, I. B. The effect of resin matrix composition on the polymerization shrinkage and rheological properties of experimental dental composites. Dental Materials. 23, 1229-1235 (2007).
- Charton, C., Falk, V., Marchal, P., Pla, F., Colon, P. Influence of Tg, viscosity and chemical structure of monomers on shrinkage stress in light-cured dimethacrylate-based dental resins. Dental Materials. 23, 1447-1459 (2007).
