Stéreolithographie impression 3D avec renouvelables Acrylates

Cette méthode peut aider à comprendre des sujets clés dans le domaine de la fabrication additive, tels que la formulation de résine et le traitement post-impression. Le principal avantage de cette technique est qu’elle permet la fabrication précise et à la demande de produits durables. Cette méthode donnera un aperçu de la stéréolithographie basée sur le laser, mais elle peut également être appliquée à d’autres techniques d’impression 3D telles que le traitement numérique de la lumière.

Pour commencer, versez 50 grammes de diacrylate de 1,10-décanediol dans un erlenmeyer de 500 millilitres. Ajouter 1,0 gramme de TPO et 0,40 gramme de BBOT dans la fiole. Equipez l’Erlenmeyer d’un agitateur mécanique et remuez le mélange à 200 tr/min pendant cinq minutes à température ambiante afin de dissoudre le TPO et le BBOT dans l’acrylate monomère.

Ajoutez 100 grammes de tétraacrylate de pentaérythritrol et 100 grammes d’acrylate époxy multifonctionnel au mélange. Maintenant, remuez le mélange à 200 tr/min pendant 30 minutes à 50 degrés Celsius pour assurer une résine homogène. Retirez l’agitateur mécanique et montez le ballon avec un bouchon.

Enveloppez le flacon dans une feuille d’aluminium pour protéger la résine photopolymère acrylate biosourcée de la lumière. Couvrez maintenant la plaque inférieure d’un rhéomètre caractérisé par une géométrie de plaque parallèle avec la photorésine. Réglez l’espace entre les plaques à un millimètre et couvrez le rhéomètre avec un capot résistant aux UV.

Mesurez la viscosité de la résine à température ambiante à des taux de cisaillement de 0,1 à 100 secondes inverses. Allumez l’imprimante 3D SLA et sélectionnez le mode Ouvert. En fonction de l’architecture du produit, une structure de support peut être intégrée dans le modèle 3D pour stabiliser la construction pendant la fabrication.

Démarrez le logiciel de préparation de modèle sur un ordinateur. Pour choisir les paramètres d’impression souhaités, sélectionnez Transparent pour le matériau, Version V4 et Épaisseur de couche de 50 microns. Ouvrez le modèle numérique du prototype de forme complexe, qui est un fichier de langage de tesselation standard, puis choisissez l’emplacement et l’orientation sur la plate-forme de construction.

Téléchargez le travail d’impression sur l’imprimante 3D SLA. Versez maintenant 200 millilitres de photorésine biosourcée dans un réservoir de résine. Ouvrez l’imprimante 3D et montez correctement le réservoir de résine.

Montez la plate-forme de construction et fermez l’imprimante 3D. Après la préparation de l’imprimante 3D, lancez le travail d’impression. Permettre à l’imprimante 3D de fabriquer des prototypes de formes complexes.

N’ouvrez pas l’imprimante tant que le travail d’impression n’est pas terminé. Pour le protocole démontré, la longueur d’onde du laser UV est de 405 nanomètres. Le temps d’impression de l’objet est de 2,5 heures et est illustré ici en accéléré.

Une fois le travail d’impression terminé, ouvrez l’imprimante. Retirez la plate-forme de construction avec les pièces produites attachées et fermez l’imprimante. Ouvrez la station de lavage remplie d’alcool isopropylique et insérez la plate-forme de fabrication.

Démarrez la procédure et rincez pendant 20 minutes pour éliminer toute résine n’ayant pas réagi. Une fois la procédure de rinçage terminée, retirez la plate-forme de construction de la station de lavage et détachez les prototypes de la plate-forme de fabrication. Laissez les prototypes sécher à l’air libre pendant 30 minutes.

Pendant ce temps, préchauffez le four UV à 60 degrés Celsius. Ouvrez le four UV et placez rapidement les prototypes sur la plate-forme rotative. Fermez le four UV et faites durcir pendant 60 minutes à 60 degrés Celsius pour assurer une conversion complète.

Une fois la procédure de post-polymérisation terminée, ouvrez le four UV et sortez les prototypes. Pour caractériser la morphologie de surface des prototypes de forme complexe, coupez environ un centimètre d’hélice interne du prototype de forme complexe à l’aide d’une lame de rasoir. Fixez l’échantillon au porte-échantillon à l’aide d’un ruban adhésif conducteur en carbone double face.

Avant l’imagerie, enduire l’échantillon de 30 nanomètres de platine palladium sur un système de pulvérisation. Insérez maintenant l’échantillon dans un microscope électronique à balayage fonctionnant à une tension d’accélération de cinq kilovolts. Acquérez plusieurs images de l’échantillon à un grossissement de 30X et 120X.

La viscosité de la résine renouvelable est un paramètre essentiel dans le processus d’impression 3D et est contrôlée par le rapport monomère/oligomère. En règle générale, un taux de cisaillement de 100 secondes inverses est atteint lors de la remise en recouvrement de la résine liquide dans le processus d’impression. Toutes les biorésines ont une viscosité inférieure à cinq secondes Pascal et conviennent à une application dans des équipements d’impression stéréolithographique.

Vous trouverez ici des résultats représentatifs du comportement mécanique des objets imprimés à partir de diverses biorésines, y compris la résistance à la traction et le module e. Cependant, l’optimisation du traitement de post-impression en faisant varier la durée de lavage, de séchage, de durcissement et la température de durcissement peut entraîner une amélioration significative des performances mécaniques. La surface lisse et la haute résolution des caractéristiques des prototypes de forme complexe sont révélées par le microscope électronique.

Les bords verticaux dentelés des hélices résultent du processus d’impression SLA couche par couche, dans lequel le haut d’une couche exposée reçoit une dose d’UV plus importante que le dos d’une couche. L’étendue de la fissuration de surface est liée à la viscosité initiale de la résine. Après son développement, cette technique a ouvert la voie à l’application de biorésines compétitives pour faciliter la fabrication locale et sans déchets de produits durables.

N’oubliez pas que travailler avec des acrylates peut être dangereux. Des précautions telles que le port de lunettes de sécurité et de gants doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.