Stereolithographic 3D печать с возобновляемым акрилаты
Summary
Протокол для аддитивного производства возобновляемых фотополимерных смолы на стереолитографическом аппарат представлен.
Abstract
Доступность стоимости конкурентоспособных возобновляемых материалов и их применения в аддитивного производства имеет важное значение для эффективной биоресурсах экономики. Мы демонстрируем быстрое прототипирование устойчивого смол с помощью 3D принтер stereolithographic. Смола формулировка происходит простой смешивания биоресурсах акрилата мономеров и олигомеры с photoinitiatior и оптические амортизатор. Вязкость смолы контролируется мономера олигомера соотношение и как функцию скорости сдвига определяется Реометр с параллельной пластине геометрии. Stereolithographic аппарат, поручено биоресурсах смолы используется для производства сложных фасонных прототипов с высокой точностью. Продукты требуют после лечения, включая спирта ополаскивания и УФ облучения, для обеспечения полного отверждения. Сканирующая электронная микроскопия раскрывается высокая особенность резолюции и отличные поверхностная отделка из прототипов.
Introduction
Быстрое прототипирование позволяет по требованию производства и дизайна свободы и что эффективное производство 3D конструкций в манере слой за слоем1. В результате 3D печать, как изготовление техника развивалась в последние годы2. Различные технологии доступны, все опираясь на перевод виртуальных моделей на физические объекты и применение процессов, таких как экструзии, прямой энергии осаждения, порошок затвердевания, ламинирования листа и фотополимеризации. Последний включает в себя поэтапное УФ отверждения жидкого фотополимера смол. В 1986 году корпуса и коллег разработал аппарат стереолитографии (SLA), УФ лазерных 3D-принтер. Совсем недавно аналогичный процесс, называемый цифровой обработки (DLP) свет стал доступен, в котором фотополимеризации инициируется луч проектора. Вместе DLP и ОАС, называются 3D печати стереолитография3.
ОАС применяется в высоким разрешением прототипов и изготовление Биомедицинские приборы4,5. Эта технология превосходит широко используется плавленый осаждения, моделирования (FDM) с точки зрения точности, отделки поверхности и6резолюции. В зависимости от архитектуры продукта структура поддержки интегрирована в 3D-модели для стабилизации конструкции во время изготовления. Кроме того послепечатной обработки готовых частей — требуется7,8. Как правило печатные объекты моются в бане спирта растворить непрореагировавшего смолы, и последующее лечение в духовке УФ выполняется, чтобы гарантировать полное преобразование полимеризации9.
В общем смолы для литографии основе аддитивного производства полагаются на стеклоиономерным систем, содержащих многофункциональный акрилатов или Эпоксиды10. Текущий фотополимерных смолы на коммерческом рынке на основе ископаемых и дорого, в то время как доступность недорогих возобновляемых смол необходима для облегчения безотходных и местные производства устойчивого 3D продуктов для экономики биоресурсах1 , 6. Недавно, фотополимерные смол на основе возобновляемых акрилаты были разработаны и успешно применяются в 3D печати стереолитография11,12. В этом подробный протокол мы демонстрируем быстрое прототипирование с биоресурсах смолы на коммерческих стереолитографии аппарат. Особое внимание уделяется важнейшие шаги в процедуре, то есть, смолы разработки и печати после лечения, чтобы помочь новичкам в области аддитивного производства.
Protocol
Representative Results
Discussion
Аддитивные производства применяется в изготовление индивидуальных опытных образцов и малых серий, когда более высокие издержки производства за часть могут конкурировать с обычными процессами, так как нет необходимости для производства пресс-форм и инструментов. В течение последнего…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Это исследование было поддержано GreenPAC полимер визовый центр в рамках проекта 140413: «3D печать в производство». Мы хотели бы признать Альберт Hartman, Коринн Ван Noordenne, Rens ван Лиувен, Anniek Брюинз, Фемке Тамминги, юр ван Дийкен и Альберт Woortman для содействия видео съемки.
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).
