Stereolithographic stampa 3D con rinnovabili acrilati

Questo metodo può aiutare a comprendere argomenti chiave nel campo della produzione additiva, come la formulazione della resina e il trattamento post-stampa. Il vantaggio principale di questa tecnica è che consente la fabbricazione accurata e su richiesta di prodotti sostenibili. Questo metodo fornirà informazioni sulla stereolitografia basata sul laser, ma può anche essere applicato ad altre tecniche di stampa 3D come l'elaborazione digitale della luce.

Per iniziare, versare 50 grammi di diacrilato di 1,10-decanediolo in un pallone di Erlenmeyer da 500 millilitri. Aggiungere 1,0 grammi di TPO e 0,40 grammi di BBOT al pallone. Dotare il pallone di Erlenmeyer di un agitatore meccanico e agitare la miscela a 200 giri/min per cinque minuti a temperatura ambiente in modo da sciogliere il TPO e il BBOT nel monomero acrilato.

Aggiungere alla miscela 100 grammi di pentaeritritrolo tetraacrilato e 100 grammi di epossiacrilato multifunzionale. Ora mescola la miscela a 200 giri/min per 30 minuti a 50 gradi Celsius per garantire una resina omogenea. Rimuovere l'agitatore meccanico e montare il pallone con un tappo.

Avvolgere il pallone in un foglio di alluminio per proteggere la resina fotopolimerica acrilica a base biologica dalla luce. A questo punto rivestire con la fotoresina la piastra inferiore di un reometro caratterizzato da una geometria a piastre parallele. Impostare la distanza tra le piastre a un millimetro e coprire il reometro con una cappa resistente ai raggi UV.

Misurare la viscosità della resina a temperatura ambiente a velocità di taglio da 0,1 a 100 secondi inversi. Accendi la stampante 3D SLA e seleziona la modalità Apri. A seconda dell'architettura del prodotto, è possibile integrare una struttura di supporto nel modello 3D per stabilizzare il costrutto durante la fabbricazione.

Avviare il software di preparazione del modello su un computer. Per scegliere le impostazioni di stampa desiderate, selezionare Trasparente per il materiale, la versione V4 e lo spessore dello strato di 50 micron. Apri il modello digitale del prototipo di forma complessa, che è un file standard in linguaggio di tassellatura, quindi scegli la posizione e l'orientamento sulla piattaforma di stampa.

Caricare il processo di stampa sulla stampante 3D SLA. Ora versa 200 millilitri di fotoresina biobased in un serbatoio resina. Apri la stampante 3D e monta correttamente il serbatoio resina.

Monta la piattaforma di stampa e chiudi la stampante 3D. Dopo la preparazione della stampante 3D, avviare il lavoro di stampa. Consenti alla stampante 3D di fabbricare prototipi di forma complessa.

Non aprire la stampante fino al termine del processo di stampa. Per il protocollo dimostrato, la lunghezza d'onda del laser UV è di 405 nanometri. Il tempo di stampa dell'oggetto è di 2,5 ore ed è mostrato qui in movimento veloce.

Al termine del processo di stampa, aprire la stampante. Rimuovi la piattaforma di stampa con le parti prodotte attaccate e chiudi la stampante. Apri la stazione di lavaggio riempita con alcol isopropilico e inserisci la piattaforma di stampa.

Avviare la procedura e risciacquare per 20 minuti per rimuovere la resina non reagita. Al termine della procedura di risciacquo, rimuovi la piattaforma di stampa dalla stazione di lavaggio e stacca i prototipi dalla piattaforma di stampa. Lasciare asciugare i prototipi all'aria per 30 minuti.

Nel frattempo, preriscaldate il forno UV a 60 gradi Celsius. Apri il forno UV e posiziona rapidamente i prototipi sulla piattaforma rotante. Chiudere il forno UV e polimerizzare per 60 minuti a 60 gradi Celsius per garantire una conversione completa.

Al termine della procedura di post-polimerizzazione, aprire il forno UV ed estrarre i prototipi. Per caratterizzare la morfologia superficiale di prototipi di forma complessa, tagliare circa un centimetro di elica interna dal prototipo di forma complessa utilizzando una lama di rasoio. Fissare il campione al portacampione con nastro biadesivo conduttivo al carbonio.

Prima dell'imaging, rivestire il campione con 30 nanometri di platino-palladio su un sistema di sputtering. Ora inserisci il campione in un microscopio elettronico a scansione che funziona a una tensione di accelerazione di cinque kilovolt. Acquisire diverse immagini del campione con ingrandimento 30X e 120X.

La viscosità della resina rinnovabile è un parametro essenziale nel processo di stampa 3D ed è controllata dal rapporto monomero/oligomero. In genere, durante il ririvestimento della resina liquida nel processo di stampa, si ottiene una velocità di taglio di 100 secondi inversi. Tutte le bioresine hanno una viscosità inferiore a cinque secondi Pascal e sono adatte per l'applicazione in apparecchiature di stampa stereolitografica.

Qui sono mostrati i risultati rappresentativi del comportamento meccanico degli oggetti stampati da varie bioresine, tra cui la resistenza alla trazione e il modulo e. Tuttavia, l'ottimizzazione del trattamento post-stampa variando la durata del lavaggio, dell'asciugatura, dell'indurimento e della temperatura di polimerizzazione può portare a un miglioramento significativo delle prestazioni meccaniche. La superficie liscia e l'elevata risoluzione dei prototipi di forma complessa sono rivelate dal microscopio elettronico.

I bordi verticali seghettati delle eliche derivano dal processo di stampa SLA strato per strato, in cui la parte superiore di uno strato esposto riceve una dose UV maggiore rispetto alla parte posteriore di uno strato. L'entità della fessurazione superficiale è correlata alla viscosità iniziale della resina. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada all'applicazione di bioresine competitive in termini di costi per facilitare la produzione locale e senza sprechi di prodotti sostenibili.

Non dimenticare che lavorare con gli acrilati può essere pericoloso. Precauzioni come indossare occhiali e guanti di sicurezza devono essere sempre prese durante l'esecuzione di questa procedura.