Stéreolithographie impression 3D avec renouvelables Acrylates
Summary
Un protocole de fabrication additive avec des résines de photopolymère renouvelables sur un appareil de stéréolithographie est présenté.
Abstract
L’accessibilité des matières renouvelables compétitives et leur application dans la fabrication additive est essentielle pour une économie biologique efficace. Nous démontrons le prototypage rapide de résines durables à l’aide d’une imprimante 3D stéreolithographie. Formulation de résine s’effectue par simple mélange de biobased acrylate monomères et oligomères avec un photoinitiatior et un absorbeur d’optique. Viscosité de la résine est contrôlée par le monomère ratio oligomère et est déterminée en fonction de la vitesse de cisaillement par un rhéomètre avec géométrie de plaques parallèles. Un appareil de stéreolithographie chargé avec les résines biobased est employé pour produire des prototypes en forme complexes avec une grande précision. Les produits nécessitent un traitement post, y compris le rinçage de l’alcool et aux rayons UV, afin d’assurer une polymérisation complète. La résolution haute fonctionnalité et une excellente surface de finition des prototypes est révélée par la microscopie électronique à balayage.
Introduction
Prototypage rapide permet la liberté de conception et de production à la demande et permet que la fabrication efficace de 3D construit dans une couche-par-couche façon1. Par conséquent, l’impression 3D comme une technique de fabrication s’est développée rapidement ces dernières années2. Diverses technologies sont disponibles, tout en s’appuyant sur la traduction de modèles virtuels en objets physiques et en appliquant des processus tels que l’extrusion, dépôt d’énergie directe, solidification de poudre, laminage de tôles et photopolymérisation. Le second fait intervenir par étapes UV de polymérisation des résines de photopolymère liquide. En 1986, Hull et ses collègues ont développé l’appareil de stéréolithographie (SLA), une imprimante 3D par laser UV. Plus récemment, un processus similaire appelé digital light processing (DLP) est devenu disponible, dans laquelle photopolymérisation est initiée par un projecteur de lumière. Ensemble, DLP et SLA sont dénommés stéréolithographie 3D impression3.
SLA est appliquée en haute résolution prototypage et fabrication de dispositifs biomédicaux4,5. Cette technologie est supérieure à la déposition fusionnée couramment modeling (FDM) en termes de précision, la finition de surface et6de la résolution. Selon l’architecture du produit, une structure de soutien est intégrée dans le modèle 3D pour stabiliser la construction pendant la fabrication. En outre, un traitement après impression des pièces fabriquées est obligatoire,7,8. En règle générale, les objets imprimés sont lavés dans un bain d’alcool pour dissoudre la résine n’a pas réagi et durcissement ultérieur dans un four UV est effectué afin de garantir une conversion totale de la polymérisation9.
En général, résines pour la fabrication additive axée sur la lithographie reposent sur des systèmes de photodurcissable contenant les acrylates ou époxydes multifonctions10. Résines de photopolymère actuelle sur le marché commercial sont fossile et coûteux, tandis que la disponibilité de résines renouvelables peu coûteux est nécessaire pour faciliter la fabrication locale et sans déchets de produits 3D durables pour une économie de biobased1 , 6. récemment, résines de photopolymère issus des acrylates renouvelables élaborés et appliqués avec succès dans la stéréolithographie 3D impression11,12. Dans ce protocole détaillé, nous démontrons la prototypage rapide avec des résines biobased sur un appareil commercial de stéréolithographie. Est une attention particulière à des étapes cruciales dans la procédure, c’est-à-dire, traitements de formulation et après impression résine, pour aider les nouveaux praticiens dans le domaine de la fabrication additive.
Protocol
Representative Results
Discussion
Fabrication additive est appliquée dans la fabrication de prototypes sur mesure et de petites séries, lorsque les coûts de production plus élevés chaque partie ne peuvent rivaliser avec les procédés classiques puisqu’il n’y a pas besoin pour la production de moules et d’outils. Au cours de la dernière décennie, les revenus provenant des services et produits liés à la fabrication additive ont connu une croissance exponentielle13. La fraction la plus importante des ventes de matéri…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Cette étude a été financée par GreenPAC polymère Application Centre dans le cadre du projet 140413 : « impression 3D en Production ». Nous tenons à remercier Albert Hartman, Corinne van Noordenne, Rens van Leeuwen, Anniek Bruins, Femke Tamminga, Jur van Dijken et Albert Woortman pour faciliter la prise de vue vidéo.
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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