Stereolithographic de impressão 3D com acrilatos renováveis
Summary
Um protocolo para a fabricação de aditivo com resinas renováveis fotopolímero em um equipamento de estereolitografia é apresentado.
Abstract
A acessibilidade de materiais renováveis custo-do competidor e sua aplicação na fabricação de aditiva é essencial para uma economia eficiente recicladas. Demonstramos a prototipagem rápida de resinas sustentáveis, usando uma impressora 3D stereolithographic. Formulação da resina ocorre pela simples mistura de biobased acrilato monômeros e oligômeros com um photoinitiatior e absorvente de óptico. Viscosidade da resina é controlada pelo monômero relação oligómero e é determinada em função da taxa de cisalhamento por um rheometer com geometria placa paralela. Um aparelho de stereolithographic cobrado com as resinas recicladas é empregado para produzir protótipos de forma complexos com alta precisão. Os produtos requerem um pós-tratamento, incluindo o álcool enxaguando e irradiação UV, para assegurar a cura completa. A característica de alta resolução e excelente superfície de acabamento dos protótipos é revelado por microscopia eletrônica.
Introduction
Prototipagem rápida permite liberdade de design e produção por demanda e permite que a fabricação eficiente de 3D constrói-se em uma forma de camada por camada1. Como resultado, a impressão 3D como uma técnica de fabricação desenvolveu rapidamente em anos recentes2. Várias tecnologias estão disponíveis, todos contando com a tradução de modelos virtuais em objetos físicos e aplicação de processos, tais como extrusão, deposição de energia direta, solidificação de pó, laminação de folha e fotopolimerização. Este último envolve gradual de cura UV de resinas de fotopolímero líquido. Em 1986, casco e cooperadores desenvolveram o aparelho estereolitografia (SLA), uma impressora 3D baseados em laser UV. Mais recentemente, um processo similar chamado digital light processing (DLP) tornou-se disponível, no qual fotopolimerização é iniciada por um projetor. Juntos, DLP e SLA são referidos como estereolitografia 3D impressão3.
SLA é aplicado em prototipagem de alta resolução e fabricação de dispositivos biomédicos4,5. Esta tecnologia é superior à deposição fundida amplamente utilizado (FDM) de modelagem em termos de precisão, acabamento de superfície e resolução6. Dependendo da arquitetura do produto, uma estrutura de apoio é integrada no modelo 3D para estabilizar a construção durante a fabricação. Além disso, um tratamento pós-impressão de peças fabricadas é necessário7,8. Normalmente, objetos impressos são lavados em um banho de álcool para dissolver a resina não tenha reagida, e posterior cura em um forno UV é executada para garantir a conversão completa da polimerização9.
Em geral, resinas para fabricação de aditiva baseados em litografia dependem photocurable sistemas contendo multifuncional acrilatos ou epóxidos10. Resinas de fotopolímero atual no mercado comercial são baseados em fósseis e caro, enquanto a disponibilidade de resinas renováveis de baixo custo é necessária para facilitar a fabricação local e livre de resíduos de produtos sustentáveis de 3D para uma economia de biobased1 , 6. recentemente, resinas de fotopolímero, com base em renováveis acrilatos foram desenvolvidas e aplicadas com sucesso em estereolitografia 3D impressão11,12. Neste protocolo detalhado, demonstramos a prototipagem rápida com resinas recicladas em um equipamento de estereolitografia comercial. É dada especial atenção à críticas etapas no procedimento, ou seja, tratamentos pós-impressão e formulação resina, para ajudar novos actores no domínio da fabricação aditiva.
Protocol
Representative Results
Discussion
Fabricação de aditiva é aplicada na fabricação de Tailor-Made protótipos e pequenas séries, quando os custos de produção mais elevados por parte podem competir com processos convencionais, desde que não há nenhuma necessidade para a produção de moldes e ferramentas. Na última década, as receitas de serviços e produtos relacionados à fabricação de aditiva tem crescido exponencialmente,13. A maior fração de vendas de material é de fotopolímeros. O crescimento atraiu atenção …
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudo foi suportado por centro de aplicação de polímero de GreenPAC como parte do projeto 140413: “impressão 3D na produção”. Nós gostaríamos de reconhecer Albert Hartman, Corinne van Noordenne, Rens van Leeuwen, Anniek Bruins, Femke Tamminga, Jur van Dijken e Albert Woortman para facilitar as filmagens de vídeo.
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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