Stereolithographic stampa 3D con rinnovabili acrilati
Summary
Un protocollo per la produzione additiva con resine fotopolimeriche rinnovabili su un apparato di stereolitografia è presentato.
Abstract
L’accessibilità di costi competitivi materiali rinnovabili e la loro applicazione nella produzione di additivi è essenziale per un’economia efficiente biobased. Dimostriamo la prototipazione rapida di resine sostenibile utilizzando una stampante 3D di stereolithographic. Formulazione della resina avviene mediante semplice miscela di biobased acrilato monomeri e oligomeri con un photoinitiatior e assorbitore di ottico. Viscosità della resina è controllata dal monomero rapporto oligomero e viene determinato in funzione della velocità di taglio di un reometro con geometria parallela del piatto. Un apparato di stereolithographic addebitato con le resine biobased è impiegato per produrre prototipi a forma complessi con elevata precisione. I prodotti richiedono un post-trattamento, tra cui alcol risciacquo e irradiazione UV, per garantire una polimerizzazione completa. La caratteristica alta risoluzione e superficie eccellente finitura dei prototipi è rivelato da microscopia elettronica a scansione.
Introduction
Prototipazione rapida consente libertà di progettazione e produzione su richiesta e che la produzione efficiente di 3D costruisce in un modo a strati1. Di conseguenza, stampa 3D come una tecnica di fabbricazione è sviluppato rapidamente in anni recenti2. Varie tecnologie sono disponibili, tutti basandosi sulla traduzione di modelli virtuali in oggetti fisici e l’applicazione di processi come estrusione, deposizione di energia diretta, solidificazione di polvere, foglio di laminazione e fotopolimerizzazione. Quest’ultima coinvolge graduale indurimento UV delle resine in fotopolimero liquido. Nel 1986, scafo e colleghi di lavoro sviluppato apparato di stereolitografia (SLA), una stampante 3D basati su laser UV. Più recentemente, un processo simile chiamato digital light processing (DLP) è diventato disponibile, in cui fotopolimerizzazione è iniziata da un proiettore. Insieme, DLP e SLA vengono denominati per stereolitografia 3D stampa3.
SLA viene applicato in alta risoluzione prototipazione e realizzazione di dispositivi biomedicali4,5. Questa tecnologia è superiore all’ampiamente usata deposizione fusa modellazione (FDM) in termini di precisione, finitura superficiale e risoluzione6. A seconda dell’architettura del prodotto, una struttura di supporto è integrata nel modello 3D per stabilizzare il costrutto durante la fabbricazione. Inoltre, un trattamento post-stampa dei pezzi prodotti è richiesto7,8. In genere, oggetti stampati vengono lavati in un bagno di alcool per sciogliere la resina non reagita, e successiva polimerizzazione in forno UV viene eseguita per garantire piena conversione della polimerizzazione9.
In generale, resine per la produzione additiva basati su Litografia si affidano fotocurabili sistemi contenenti multifunzionale acrilati o epossidi10. Le resine fotopolimeriche attuale sul mercato commerciale sono basata sui combustibili fossili e costosi, mentre la disponibilità di basso costo rinnovabili resine è necessario per facilitare la produzione locale e senza sprechi di prodotti sostenibili 3D per un biobased economia1 , 6. recentemente, resine fotopolimeriche basate su rinnovabili acrilati erano sviluppate e applicate con successo in stereolitografia 3D stampa11,12. In questo protocollo dettagliato, dimostriamo la prototipazione rapida con resine biobased su un apparato commerciale stereolitografia. Particolare attenzione è rivolta ai passaggi critici della procedura, cioè, resina formulazione e post-stampa trattamenti, per aiutare gli operatori di nuovi nel campo della produzione additiva.
Protocol
Representative Results
Discussion
Produzione additiva viene applicato nella fabbricazione di prototipi su misura e piccole serie, quando i più alti costi di produzione per pezzo possono competere con i processi convenzionali, poiché non vi è alcuna necessità di produzione di stampi e utensili. Nell’ultimo decennio, i ricavi da servizi e prodotti legati alla produzione di additivi sono cresciuti esponenzialmente13. La frazione più grande di vendita di materiale è da fotopolimeri. La crescita ha attirato l’attenzione e ha avvi…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto dal centro di applicazione del polimero GreenPAC come parte del progetto 140413: “stampa 3D in produzione”. Vorremmo riconoscere Albert Hartman, Corinne van Noordenne, Rens van Leeuwen, Anniek Bruins, Femke Tamminga, Jur van Dijken e Albert Woortman per facilitare le riprese video.
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 |
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