Представленным методом направлена на производство сложных поверхности с микро особенности мягкой оснастка процессом, т.е. использовать полимерные аддитивного производства производить вставки для литья полимеров. Другими словами полимерных частей с функциональными поверхностями являются инъекции формованных полимерных вставками.
Функциональные поверхности могут быть реализованы путем микро функций; к примеру, Доун и др. 1 и Luchetta и др. 2 демонстрации функциональных поверхностей в области клеточной биологии и Ху и др. 3 показывает пример оптических элементов и т.д. Один тип поверхности компонента, микро столбов, интенсивно исследована для содействия пролиферации клеток. Они способны усилить связь между поверхностью и распространение тканей, если микро столбов узорной в определенных путей4,5.
Полимерные репликаций микро функций интенсивно изучали, и точного литья может быть достигнуто путем многих процессов6. Например Metwally et al. сообщили высокой верности между формованных деталей и формы для репликации микро и югу микро функций на плоских поверхностях7.
Существует множество протоколов для изготовления столбов и микро или функции; Однако большинство из них может применяться только на плоских поверхностей или поверхностей с постоянной кривизны. К примеру, нянь и др. 8 показал, что микро функции может быть достигнуто путем горячего тиснения на изогнутой поверхности. Эти протоколы не подходят для сложных фигур с трехмерной поверхности, которые необходимы для большинства реальных устройств. По-видимому, изготовление трех размеров полость с микро компоненты на поверхности проблем нынешних протоколов; Тем временем, выброс частей может не для высокой пропорции столбов на сложной поверхности, если они являются номера перпендикулярных в опалубку направлении. Bissacco и др. 9 используемые 3D прессформы вставки и югу микро функции путем литья; в их исследовании особенностей югу микро с низким соотношением сторон были порожденных алюминиевые анодированные процесс и успешно реплицирована полимера на сложный компонент.
Исследователи пытались привлечь аддитивного производства в цепи процесса для полимерных репликации для достижения разработан текстуры поверхности. Lantada et al. описал процесс цепочки, которая начинается с утра прототипов и затем использует методы покрытие для получения металлических прессформы вставки для литья под давлением10. Полимерных частей, производимых AM оказались непосредственно применяться, как плесень вставляет11,12, который является процесс мягких инструментов, представленных в настоящем Протоколе.
В нашей предыдущей работы мы продемонстрировали, что Ø4 мкм PEEK столбов (высокая 2 мкм) были успешно demolded на вертикальной стене, литья13. В этом протоколе исследуемого продукта является кольцо с четырех пальцев, каждый характеризуется углом 60°. Этот продукт был изучен Чжан и др. 14, где микро функций были введены путем реализации готовых пластин никеля и микро столбов (Ø4 мкм) с соотношением сторон 0.5 были получены путем силиконовые резины для литья под давлением на зубцы.
В методе представленных микро возможностей можно получить на сложных поверхностях, созданный мягкая оснастка технологической цепочки. Сталь прессформы полостей заменяются на набор вставок, сделанные НДС на основе фото полимеризации утра. По сравнению с металлом утра, на основе фотополимерных ам-технология может достичь более высокой точности15. Кроме того стоимость и время обработки уменьшается значительно по сравнению с обычными оснастка процессов, основанных на ЧПУ. Согласно недавней тематическое исследование16с помощью мягкой оснастка для термоформования, стоимость уменьшается на 91%, в то время как потребляемых время сокращается на 93%. Этот протокол предназначен для продуктов, требующих высокой гибкости проектирования и производства промежуточные объем. Уже доказано, что пластины изготовлены из углеродного волокна армированных Фотополимеры может выдерживать до 2500 циклов для полиэтилена перед заметные формы ухудшения17литья под давлением. Выбор материала инъекции формованных ограничивается тепловые свойства выбранного фотополимерные для вставок. Полимеров с высокой температурой плавления не может применяться в полость фотополимера. В этом исследовании полиэтилен (PE) был выбран для проведения литья тест.
Этот метод может помочь решить ключевые вопросы в области производства, такие как сокращение времени обработки и стоимости опытного производства. Основное преимущество этой технологии заключается в том, что благодаря аддитивному производству можно добиться микроэлементов на поверхностях сложных деталей. Часть аддитивного производства будет демонстрировать доктор Дэвид Буэ Педерсен, который является старшим научным сотрудником, и Федерико, который является аспирантом, Майкл, который является техником, будет заниматься деталями литья под давлением.
Во-первых, используйте программное обеспечение для автоматизированного проектирования для проектирования пластины. Здесь представлены изображения подвижной стороны и инжекторной стороны формы для изготовления кольца с четырьмя зубьями. Зубья расположены под углом 60 градусов.
Производственный допуск составляет 1/20 миллиметра. Далее подготовьте смолу к фотополимеризации. Тщательно перемешайте его компоненты в смесительном устройстве в течение 30 минут.
Для изготовления выберите машину для фотополимеризации. Осмотрите этап сборки и убедитесь, что машина правильно настроена для этапа изготовления. Импортируйте проект и запустите сборку с максимальным вертикальным разрешением машины.
После изготовления возьмите напечатанные вставки для их очистки. Поместите их в изопропанол в ультразвуковую ванну на три минуты, три раза. После того как растворитель испарится при комнатной температуре, поместите вставки в эксикатор комнатной температуры.
Восстановите вставки и дважды высушите их с помощью ультрафиолетовых фонариков. Когда закончите, снимите вставки. Это пример вставок на данном этапе.
Чтобы оценить их, используют лазерный сканирующий цифровой микроскоп. Измерьте диаметр и глубину четырех отверстий рядом с затвором на вставке подвижной стороны и на стороне впрыска. Кроме того, выполняйте замеры на четырех отверстиях вдали от ворот.
На этих изображениях микроскопа представлены примеры подвижной боковой вставки и боковой вставки для инъекции на данном этапе. Изображение SEM иллюстрирует качество поверхности. Работа с обычной термопластавтоматом.
Убедитесь, что модуль микровпрыска установлен. Затем поработайте со вставками и формовочными пластинами. Затем загрузите бункер полиэтиленовыми гранулами.
На элементах управления задайте параметры станка и дайте время охлаждения детали, подлежащей извлечению из формы. Нагрейте винт во время первого-пятого сеанса. Когда температура расплава достигнет 175 градусов по Цельсию, приступайте к точному литью под давлением.
После того, как полость будет заполнена, поддерживайте давление упаковки 300 бар в течение пяти секунд. Далее откройте форму. Дайте штифту выталкивания вытолкнуть деталь наружу.
Это пример детали, отлитой по этому протоколу. Было выполнено сто циклов. Чтобы оценить отлитые детали, вернитесь к лазерному сканирующему цифровому микроскопу.
Столбы получаются на поверхности. Измерьте диаметр и высоту столбов на гусеничных линиях на двух участках на разном расстоянии от ворот. Это сканирующее электронное микрографическое изображение поверхности вставки, изготовленной методом аддитивного производства.
Для сравнения приведено СЭМ-изображение полиэтиленовой детали, изготовленной методом литья под давлением. Номинальные размеры отверстий на вкладыше составляют 200 микрометров в диаметре и 200 микрометров в глубину. Это сравнение высоты столба, деленное на глубину отверстия, называемое степенью репликации высоты столба.
Партии разбиваются на группы по 10 штук в порядке, произведенном тиражом 100 произведенных деталей. Значения взяты из одной случайно выбранной выборки из каждой группы. Полосы разного цвета указывают на разные положения на пластине.
Вот аналогичный график для степени репликации диаметра столба. Диаметр столба делится на диаметр отверстия. Эти графики показывают, что процесс был стабильным в каждой позиции в течение 100 циклов.
Размеры отверстий на деталях не изменились после литья под давлением, что подтверждает вывод. Этот метод проложил путь исследователям в области производства и обработки полимеров к изучению процесса изготовления мягкой оснастки. Это делает возможным создание микроэлементов на поверхностях произвольной формы на новой производственной платформе, отвечающей промышленным требованиям.