הדפסה תלת-ממדית Stereolithographic עם Acrylates מתחדשת

שיטה זו יכולה לסייע בהבנת נושאי מפתח בתחום ייצור התוספים, כגון ניסוח שרף וטיפול לאחר הדפסה. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא בכך שהיא מאפשרת ייצור מדויק ולפי דרישה של מוצרים ברי קיימא. שיטה זו תספק תובנה לגבי סטריאוליתוגרפיה מבוססת לייזר, אך ניתן ליישם אותה גם על טכניקות הדפסת תלת מימד אחרות כגון עיבוד אור דיגיטלי.

כדי להתחיל, שפכו 50 גרם של דיאקרילט 1, 10-דקנדיול בבקבוק ארלנמאייר בנפח 500 מיליליטר. הוסף לבקבוק 1.0 גרם TPO ו- 0.40 גרם BBOT. ציידו את בקבוק ארלנמאייר במערבל מכני וערבבו את התערובת בחום של 200 סל"ד למשך חמש דקות בטמפרטורת החדר על מנת להמיס את ה- TPO וה- BBOT במונומר האקרילט.

הוסף לתערובת 100 גרם פנטאריטריטרול טטראקרילט ו -100 גרם אפוקסי אקרילט רב תכליתי. כעת מערבבים את התערובת בחום של 200 סל"ד למשך 30 דקות בחום של 50 מעלות צלזיוס כדי להבטיח שרף הומוגני. הסר את המערבל המכני והתאם את הבקבוק עם פקק.

עטפו את הבקבוק בנייר אלומיניום כדי להגן על שרף הפוטופולימר האקרילט הביולוגי מפני אור. כעת כסו את הצלחת התחתונה של ריאומטר המאופיין בגיאומטריית צלחת מקבילה עם הפוטורזין. הגדר את הפער בין הלוחות למילימטר אחד וכסה את הריאומטר במכסה מנוע עמיד בפני UV.

מדוד את צמיגות השרף בטמפרטורת החדר בקצבי גזירה בין 0.1 ל-100 שניות הפוכות. הפעל את מדפסת התלת מימד SLA ובחר במצב פתוח. בהתאם לארכיטקטורה של המוצר, ניתן לשלב מבנה תומך במודל התלת מימד כדי לייצב את המבנה במהלך הייצור.

הפעל את תוכנת הכנת הדגם במחשב. כדי לבחור את הגדרות ההדפסה הרצויות, בחר נקה עבור חומר, גרסה V4 ועובי שכבה של 50 מיקרון. פתח את המודל הדיגיטלי של אב הטיפוס בעל הצורה המורכבת שהוא קובץ שפת טסלציה סטנדרטי, ולאחר מכן בחר את המיקום והכיוון בפלטפורמת הבנייה.

העלה את עבודת ההדפסה למדפסת התלת-ממד SLA. כעת שפכו 200 מיליליטר של הפוטורזין הביולוגי למיכל שרף. פתח את מדפסת התלת מימד והתקן את מיכל השרף כראוי.

התקן את פלטפורמת הבנייה וסגור את מדפסת התלת מימד. לאחר הכנת מדפסת התלת מימד, התחל את עבודת ההדפסה. אפשר למדפסת התלת מימד לייצר אבות טיפוס מורכבים.

אל תפתח את המדפסת עד לסיום עבודת ההדפסה. עבור הפרוטוקול המודגם, אורך הגל של לייזר ה-UV הוא 405 ננומטר. זמן ההדפסה של האובייקט הוא 2.5 שעות והוא מוצג כאן בהילוך מהיר.

בסיום משימת ההדפסה, פתח את המדפסת. הסר את פלטפורמת הבנייה כשהחלקים המיוצרים מחוברים וסגור את המדפסת. פתח את עמדת הכביסה המלאה באלכוהול איזופרופיל והכנס את פלטפורמת הבנייה.

התחל את ההליך ושטוף למשך 20 דקות כדי להסיר כל שרף שלא הגיב. בסיום הליך השטיפה, הסר את פלטפורמת הבנייה מתחנת הכביסה ונתק את אבות הטיפוס מפלטפורמת הבנייה. הניחו לאבות הטיפוס להתייבש באוויר למשך 30 דקות.

בינתיים מחממים את תנור ה-UV בחום של 60 מעלות צלזיוס. פתח את תנור ה-UV והנח במהירות את אבות הטיפוס על הפלטפורמה המסתובבת. סוגרים את תנור ה-UV ומרפאים במשך 60 דקות בחום של 60 מעלות צלזיוס כדי להבטיח המרה מלאה.

בסיום הליך הריפוי שלאחר הריפוי, פתח את תנור ה-UV והוציא את אבות הטיפוס. כדי לאפיין את מורפולוגיה פני השטח של אבות טיפוס בעלי צורה מורכבת, חתכו כסנטימטר אחד של סליל פנימי מאב הטיפוס בעל הצורה המורכבת באמצעות סכין גילוח. חבר את הדגימה למחזיק המדגם בעזרת סרט דו צדדי מוליך פחמן.

לפני ההדמיה, צפו את הדגימה ב-30 ננומטר של פלדיום פלטינה על מערכת מקרטעת. כעת הכנס את הדגימה למיקרוסקופ אלקטרונים סורק הפועל במתח מאיץ של חמישה קילו-וולט. רכוש מספר תמונות של הדגימה בהגדלה של 30X ו-120X.

צמיגות השרף המתחדש היא פרמטר חיוני בתהליך הדפסת התלת מימד ונשלטת על ידי יחס המונומר לאוליגומר. בדרך כלל מושג קצב גזירה של 100 שניות הפוכות במהלך ציפוי מחדש של שרף נוזלי בתהליך ההדפסה. לכל הביו-שרפים יש צמיגות מתחת לחמש שניות פסקל והם מתאימים ליישום בציוד הדפסה סטריאוליטוגרפי

מוצגות כאן תוצאות מייצגות להתנהגות המכנית של האובייקטים המודפסים מביו-רזינים שונים, כולל חוזק מתיחה ומודול e. עם זאת, אופטימיזציה של הטיפול לאחר ההדפסה על ידי שינוי משך הכביסה, הייבוש, הריפוי וטמפרטורת הריפוי יכולה להוביל לשיפור משמעותי בביצועים המכניים. המשטח החלק ורזולוציית התכונות הגבוהה של אבות הטיפוס המורכבים נחשפים על ידי מיקרוסקופ האלקטרונים.

הקצוות האנכיים המשוננים של הסלילים נובעים מתהליך הדפסת SLA שכבה אחר שכבה, שבו החלק העליון של שכבה חשופה מקבל מינון UV גדול יותר בהשוואה לחלק האחורי של שכבה. מידת הפיצוח של פני השטח קשורה לצמיגות השרף הראשונית. לאחר פיתוחה, טכניקה זו סללה את הדרך ליישום של ביו-שרפים תחרותיים כדי להקל על ייצור מקומי ונטול פסולת של מוצרים ברי קיימא.

אל תשכח שעבודה עם אקרילטים עלולה להיות מסוכנת. יש לנקוט תמיד באמצעי זהירות כגון הרכבת משקפי בטיחות וכפפות בעת ביצוע הליך זה.