再生可能なアクリレートと Stereolithographic 3 D プリント

この方法は、樹脂配合や印刷後の処理など、積層造形の分野における主要な主題を理解するのに役立ちます。この技術の主な利点は、持続可能な製品の正確でオンデマンドな製造を可能にすることです。この方法は、レーザーベースの光造形に関する洞察を提供しますが、デジタルライト処理などの他の3D印刷技術にも適用できます。

まず、500ミリリットルの三角フラスコに50グラムの1、10-デカンジオールジアクリレートを注ぎます。フラスコに1.0グラムのTPOと0.40グラムのBBOTを追加します。三角フラスコに機械式攪拌機を装備し、混合物を室温で200rpmで5分間攪拌して、TPOとBBOTをアクリレートモノマーに溶解します。

100グラムのペンタエリスリトロールテトラアクリレートと100グラムの多機能エポキシアクリレートを混合物に加えます。.次に、混合物を200rpmで摂氏50度で30分間攪拌し、均質な樹脂を確保します。機械式スターラーを取り外し、フラスコにストッパーを取り付けます。

フラスコをアルミホイルで包み、バイオベースのアクリレートフォトポリマー樹脂を光から保護します。次に、平行プレート形状を特徴とするレオメータの底板をフォトレジストで覆います。プレート間のギャップを1mmに設定し、レオメータをUV耐性のフードで覆います。

室温で樹脂の粘度を0.1秒から100秒のせん断速度で測定します。SLA 3Dプリンターの電源を入れ、オープンモードを選択します。製品のアーキテクチャによっては、サポート構造を3Dモデルに統合して、製造中に構造を安定させることができます。

コンピュータ上でモデル作成ソフトウェアを起動します。目的の印刷設定を選択するには、材料、バージョンV4、および50ミクロンの層の厚さでクリアを選択します。標準のテッセレーション言語ファイルである複雑な形状のプロトタイプのデジタルモデルを開き、ビルドプラットフォーム上の位置と向きを選択します。

印刷ジョブをSLA 3Dプリンターにアップロードします。次に、200ミリリットルのバイオベースのフォトレジンをレジンタンクに注ぎます。3Dプリンターを開き、レジンタンクを正しく取り付けます。

ビルドプラットフォームをマウントし、3Dプリンターを閉じます。3Dプリンターの準備が整ったら、プリントジョブを開始します。3Dプリンターで複雑な形状のプロトタイプを作製できます。

印刷ジョブが終了するまで、プリンターを開かないでください。実証されたプロトコルでは、UVレーザーの波長は405ナノメートルです。オブジェクトのプリント時間は2.5時間で、ここでは高速モーションで示されています。

印刷ジョブが終了したら、プリンターを開きます。作成したパーツを取り付けたビルドプラットフォームを取り外し、プリンターを閉じます。イソプロピルアルコールを充填したウォッシングステーションを開き、ビルドプラットフォームを挿入します。

手順を開始し、20分間すすぎ、未反応の樹脂を取り除きます。すすぎ手順が終了したら、ビルドプラットフォームを洗浄ステーションから取り外し、プロトタイプをビルドプラットフォームから取り外します。プロトタイプを30分間風乾させます。

その間に、UVオーブンを摂氏60度に予熱します。UVオーブンを開き、プロトタイプを回転プラットフォームにすばやく配置します。UVオーブンを閉じ、摂氏60度で60分間硬化させて、完全に変換されるようにします。

後硬化の手順が終了したら、UVオーブンを開けてプロトタイプを取り出します。複雑な形状のプロトタイプの表面形態を特徴付けるには、カミソリの刃を使用して、複雑な形状のプロトタイプから約1cmの内部らせんを切り取ります。サンプルを両面カーボン導電性テープでサンプルホルダーに貼り付けます。

イメージングに先立ち、スパッタリングシステム上でサンプルを30ナノメートルの白金パラジウムでコーティングします。次に、5キロボルトの加速電圧で動作する走査型電子顕微鏡にサンプルを挿入します。サンプルの画像を30倍と120倍の倍率で取得します。

再生可能樹脂の粘度は、3Dプリンティングプロセスにおいて重要なパラメータであり、モノマーとオリゴマーの比率によって制御されます。通常、プリントプロセスでの液体レジンの再コーティングでは、100秒の逆秒のせん断速度が達成されます。すべてのバイオレジデントの粘度は5パスカル秒未満で、ステレオリソグラフィー印刷装置への適用に適しています。

ここに示されているのは、引張強度や電子弾性率など、さまざまな生体樹脂からプリントされたオブジェクトの機械的挙動の代表的な結果です。しかし、洗浄、乾燥、硬化、硬化温度の期間を変化させることで、印刷後の処理を最適化することで、機械的性能を大幅に向上させることができます。複雑な形状のプロトタイプの滑らかな表面と高い特徴分解能は、電子顕微鏡によって明らかになります。

ヘリックスの鋸歯状の垂直エッジは、層ごとのSLA印刷プロセスから発生し、露出した層の上部は、層の背面と比較してより大きなUV線量を受け取ります。表面の亀裂の程度は、初期の樹脂粘度に関係しています。開発後、この技術は、持続可能な製品の無駄のない現地製造を促進するために、コスト競争力のあるバイオレジンの適用への道を開きました。

アクリレートの取り扱いには危険が伴うことを忘れないでください。この手順を実行するときは、安全メガネや手袋の着用などの予防措置を常に講じる必要があります。