Stereolithographic de impressão 3D com acrilatos renováveis

Este método pode ajudar a entender os principais assuntos no campo da manufatura aditiva, como formulação de resina e tratamento pós-impressão. A principal vantagem dessa técnica é que ela permite a fabricação precisa e sob demanda de produtos sustentáveis. Este método fornecerá informações sobre a estereolitografia baseada em laser, mas também pode ser aplicado a outras técnicas de impressão 3D, como o processamento digital de luz.

Para começar, despeje 50 gramas de diacrilato de 1,10-decanediol em um frasco Erlenmeyer de 500 mililitros. Adicione 1,0 gramas de TPO e 0,40 gramas de BBOT ao balão. Equipar o Erlenmeyer com um agitador mecânico e agitar a mistura a 200 rpm durante cinco minutos à temperatura ambiente, a fim de dissolver o TPO e o BBOT no monómero de acrilato.

Adicione 100 gramas de tetraacrilato de pentaeritritrol e 100 gramas de acrilato epóxi multifuncional à mistura. Agora mexa a mistura a 200 rpm por 30 minutos a 50 graus Celsius para garantir uma resina homogênea. Retirar o agitador mecânico e encaixar o balão com uma rolha.

Embrulhe o frasco em papel alumínio para proteger a resina fotopolimérica de acrilato de base biológica da luz. Agora cubra a placa inferior de um reômetro caracterizado pela geometria da placa paralela com a fotorresina. Defina a folga entre as placas em um milímetro e cubra o reômetro com uma capa resistente aos raios UV.

Meça a viscosidade da resina à temperatura ambiente em taxas de cisalhamento de 0,1 a 100 segundos inversos. Ligue a impressora 3D SLA e selecione o modo Aberto. Dependendo da arquitetura do produto, uma estrutura de suporte pode ser integrada no modelo 3D para estabilizar a construção durante a fabricação.

Inicie o software de preparação de modelo em um computador. Para escolher as configurações de impressão desejadas, selecione Limpar para material, Versão V4 e espessura da camada de 50 mícrons. Abra o modelo digital do protótipo de formato complexo, que é um arquivo de linguagem de tesselação padrão, e escolha o local e a orientação na plataforma de compilação.

Carregue o trabalho de impressão na impressora 3D SLA. Agora despeje 200 mililitros da fotorresina de base biológica em um tanque de resina. Abra a impressora 3D e monte o tanque de resina corretamente.

Monte a plataforma de construção e feche a impressora 3D. Após a preparação da impressora 3D, inicie o trabalho de impressão. Permita que a impressora 3D fabrique protótipos de formas complexas.

Não abra a impressora até que o trabalho de impressão seja concluído. Para o protocolo demonstrado, o comprimento de onda do laser UV é de 405 nanômetros. O tempo de impressão do objeto é de 2,5 horas e é mostrado aqui em movimento rápido.

Quando o trabalho de impressão estiver concluído, abra a impressora. Remova a plataforma de construção com as peças produzidas anexadas e feche a impressora. Abra a estação de lavagem cheia de álcool isopropílico e insira a plataforma de construção.

Inicie o procedimento e enxágue por 20 minutos para remover qualquer resina que não tenha reagido. Quando o procedimento de enxágue estiver concluído, remova a plataforma de construção da estação de lavagem e retire os protótipos da plataforma de construção. Deixe os protótipos secarem ao ar por 30 minutos.

Enquanto isso, pré-aqueça o forno UV a 60 graus Celsius. Abra o forno UV e coloque rapidamente os protótipos na plataforma rotativa. Feche o forno UV e catalise por 60 minutos a 60 graus Celsius para garantir a conversão completa.

Quando o procedimento de pós-cura estiver concluído, abra o forno UV e retire os protótipos. Para caracterizar a morfologia da superfície de protótipos de formato complexo, corte aproximadamente um centímetro de hélice interna do protótipo de formato complexo usando uma lâmina de barbear. Prenda a amostra ao suporte de amostra com fita condutora de carbono de dupla face.

Antes da imagem, cubra a amostra com 30 nanômetros de paládio de platina em um sistema de pulverização catódica. Agora insira a amostra em um microscópio eletrônico de varredura operando a uma tensão acelerada de cinco quilovolts. Adquira várias imagens da amostra com ampliação de 30X e 120X.

A viscosidade da resina renovável é um parâmetro essencial no processo de impressão 3D e é controlada pela relação monômero / oligômero. Normalmente, uma taxa de cisalhamento de 100 segundos inversos é alcançada durante o recobrimento da resina líquida no processo de impressão. Todas as bioresinas têm uma viscosidade inferior a cinco segundos de Pascal e são apropriadas para aplicação em equipamentos de impressão estereolitográfica.

Aqui são mostrados resultados representativos para o comportamento mecânico dos objetos impressos a partir de várias bioresinas, incluindo resistência à tração e módulo e. No entanto, a otimização do tratamento pós-impressão, variando a duração da lavagem, secagem, cura e temperatura de cura, pode levar a uma melhoria significativa no desempenho mecânico. A superfície lisa e a alta resolução de características dos protótipos de formato complexo são reveladas pelo microscópio eletrônico.

As bordas verticais serrilhadas das hélices surgem do processo de impressão SLA camada por camada, no qual a parte superior de uma camada exposta recebe uma dose UV maior em comparação com a parte de trás de uma camada. A extensão da fissuração da superfície está relacionada à viscosidade inicial da resina. Após seu desenvolvimento, essa técnica abriu caminho para a aplicação de bioresinas de custo competitivo para facilitar a fabricação local e sem resíduos de produtos sustentáveis.

Não se esqueça de que trabalhar com acrilatos pode ser perigoso. Precauções como o uso de óculos de segurança e luvas devem sempre ser tomadas durante a realização deste procedimento.