Stereolithographic 3D baskı ile yenilenebilir İnceltilebilen
Summary
Stereolitografi cihazları üzerinde yenilenebilir Fotopolimer reçineler ile katkı üretim için bir protokol sunulmuştur.
Abstract
Rekabetçi maliyet yenilenebilir malzemeler ve bunların uygulama katkı imalat erişilebilirliğini verimli biobased ekonomisi için önemlidir. Biz bir stereolithographic 3D printerlere harcama maddeler kullanarak sürdürülebilir reçineler hızlı prototipleme göstermek. Reçine formülasyonu basit biobased akrilat monomerler ve reaksiyonlar bir photoinitiatior ve optik emici ile karıştırarak yer alır. Reçine viskozite monomer oligomer oranı tarafından denetlenir ve kesme hızı bir fonksiyonu olarak bir rheometer paralel plaka geometri ile belirlenir. Biobased reçine ile tahsil stereolithographic cihazları yüksek doğrulukta karmaşık şekilli prototip üretmek için istihdam edilmektedir. Ürünleri alkol durulama ve UV radyasyon vermeliyiz tam kür emin olmak için dahil olmak üzere, tedavi sonrası gerektirir. Yüksek özelliği çözünürlük ve mükemmel yüzey bir prototip bitirme elektron mikroskobu tarama tarafından saptandı.
Introduction
Hızlı prototipleme isteğe bağlı üretim ve tasarım özgürlüğü sağlar ve verimli üretim 3B katman katman şekilde1‘ yapıları sağlar. Sonuç olarak, 3D baskı imalat Teknik olarak son yıllarda2‘ hızla geliştirmiştir. Tüm sanal modelleri tercüme fiziksel nesneler güvenerek ve ekstrüzyon, doğrudan enerji birikimi, toz katılaşma, levha laminasyon ve photopolymerization gibi işlemleri uygulayarak çeşitli teknolojileri mevcuttur. İkinci kademeli UV sıvı Fotopolimer reçineler kür içerir. 1986’da, Hull ve iş stereolitografi aparatı (SLA), bir UV lazer tabanlı 3D yazıcı geliştirdi. Daha yakın zamanlarda, dijital ışık işleme (DLP) adı verilen bir benzer işlem hangi photopolymerization hafif bir projektör ile başlatılır kullanılabilir hale gelmiştir. Birlikte, DLP ve SLA stereolitografi 3D yazdırma3adlandırılır.
SLA yüksek çözünürlüklü prototip ve üretim / Biyomedikal Cihazlar4,5uygulanır. Yaygın olarak kullanılan erimiş birikimi (FDM) modelleme doğruluğu, yüzey ve çözünürlük6açısından üstün bir teknolojidir. Ürün mimari bağlı olarak, bir destek yapı yapı imalat sırasında stabilize etmek için 3D modeli entegre edilmiştir. Ayrıca, bir sonrası baskı üretilen parçaların gerekli7,8tedavidir. Tipik olarak, yazdırılan nesnelerin unreacted reçine çözülmeye bir alkol banyosu yıkanır ve sonraki bir UV fırında kür polimerizasyon9tam dönüşüm garanti altına almak için gerçekleştirilir.
Genel olarak, reçineler litografi tabanlı katkı maddesi üretimi için çok fonksiyonlu İnceltilebilen veya epoksitler10içeren photocurable sistemlerde güveniyor. Düşük maliyetli yenilenebilir reçineler kullanılabilirliğini atık-alerjik ve yerel üretim sürdürülebilir 3D ürün biobased ekonomi1 için kolaylaştırmak için gerekli ticari piyasada geçerli Fotopolimer reçineler fosil tabanlı ve pahalı, iken , 6. son zamanlarda, Fotopolimer reçineler yenilenebilir İnceltilebilen göre geliştirilmiş olup başarıyla uygulanan stereolitografi 3D yazdırma11,12‘. Bu ayrıntılı iletişim kuralında, biz hızlı prototipleme biobased reçineler üzerinde bir ticari stereolitografi aparatı ile göstermek. Özel dikkat reçine formülasyonu ve sonrası yazdırma tedaviler katkı imalat alanında yeni uygulayıcıları yardımcı olmak için yordamda, Yani, kritik adımları ödenir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Üretim kalıpları ve araçları gerek yok olduğundan yüksek üretim maliyetleri bölüm başına geleneksel süreçleri ile rekabet edebilecek katkı imalat imalatı terzi prototipleri ve küçük serisi, uygulanır. Son on yılda, hizmetleri ve ürünleri için katkı imalat ile ilgili gelirleri13katlanarak büyüdü. Büyük malzeme satış photopolymers bölümüdür. Büyüme dikkat çekti ve büyük sanayi, Örneğin, Havacılık ve uzay, otomotiv, medikal yatırımları. Bu nede…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışmada Proje 140413 bir parçası olarak GreenPAC polimer Uygulama Merkezi tarafından desteklenmiştir: “3D baskı üretiminde”. Albert Hartman, Corinne van Noordenne kabul etmek istiyoruz, van Rens Leeuwen, Anniek Bruins, Femke Tamminga, Jur van Dijken ve Albert Woortman video çekim kolaylaştırmak için.
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 |
References
- 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).
