Обзор фотополимеров

Термин фотополимер относится к классу светочувствительных смол, которые затвердевают под воздействием ультрафиолетового (УФ) света. Когда жидкая фотополимерная смола вступает в контакт с источником УФ-излучения — обычно лампой, лазером или проектором — фотоинициаторы преобразуют эту световую энергию в химическую энергию. Затем олигомеры или «связующие» и мономеры объединяются, затвердевают и образуют связи, которые создают структуру полимера. Фотополимеры — это либо термопласты, плавящиеся при высокой температуре, либо термореактивные, то есть они не могут плавиться или изменять форму после отверждения под действием тепла.

Фотополимеры составляют самую большую часть рынка материалов для аддитивного производства и имеют широкий спектр применений. Сегодня фотополимеры являются обычными кандидатами на детали, используемые в стоматологической промышленности, и часто используются для склеивания зубов или защитных покрытий. Клеи, изготовленные из фотополимерной смолы, также широко используются для изготовления катетеров, медицинских фильтров, хирургических масок и даже специальной электроники.

Вот краткий курс по этому популярному материалу и тому, как его использовать, а также основные рекомендации для инженеров.

Процессы фотополимерной 3D-печати

Фотополимеры совместимы с рядом аддитивных производственных процессов. Во всех этих процессах смола отверждается светом, а затем слой за слоем создается полная деталь или прототип до завершения. К наиболее популярным процессам фотополимерной 3D-печати относятся следующие:

Стереолитография (SLA)

Стереолитография (SLA) — это оригинальный процесс фотополимерной 3D-печати. Во время печати лазер выпускает высококонцентрированные лучи ультрафиолетового света (подобно лазеру) на поверхность ванны с фотополимерной смолой.

Лазер затвердевает отдельные слои смолы на платформе, пока не будет завершена окончательная часть. В случае перевернутого SLA проектор размещается внизу, а платформа поднимается до завершения печати. Детали, изготовленные с помощью этого процесса, отличаются исключительной чистотой поверхности, но, как правило, не так прочны, как детали, изготовленные с помощью других процессов, таких как моделирование методом наплавки (FDM).

Цифровой синтез света (DLS)

Carbon® Digital Light Synthesis (DLS)™, ранее известный как Continuous Liquid Interface Production (CLIP), использует цифровой проектор для создания деталей. Этот фотохимический процесс проецирует УФ-свет через прозрачное для УФ-излучения кислородопроницаемое окно на дне чана. Последовательность УФ-изображений проецируется через окно на фотополимерную смолу, в результате чего деталь затвердевает, а платформа для сборки поднимается.

DLS — это непрерывный и быстрый процесс печати благодаря некоторым улучшениям процесса. Тем не менее, большинство материалов, доступных через DLS, являются двухкомпонентными, что означает, что они требуют термического спекания после печати для достижения их окончательной формы и свойств. Этот второй этап запекания позволяет ускорить процесс печати и получить более качественные свойства материала с исключительной жесткостью и прочностью. Инженеры обращаются к DLS, когда хотят создавать небольшие изотропные детали с превосходными механическими свойствами.

ПолиДжет

PolyJet не использует чан с жидкой фотополимерной смолой для изготовления деталей, что отличает ее от SLA и DLS. Вместо этого слой смолы напыляется на гелевую матрицу, а затем растворяется после завершения производственного процесса.

Детали, изготовленные с помощью этого процесса, не известны своей прочностью и очень чувствительны к ультрафиолетовым лучам. К счастью, недостаток прочности деталей PolyJet компенсируется разрешением. PolyJet — это предпочтительный процесс 3D-печати для изготовления эстетически привлекательных деталей с непревзойденной обработкой поверхности.

Преимущества и недостатки фотополимерной смолы

Фотополимеры находят применение в самых разных отраслях промышленности, но эти приложения, как правило, узкоспециальны. Фотополимерные смолы не являются особенно прочными или долговечными по сравнению с аналогичными высокопрочными материалами для литья под давлением, и они подвержены ползучести после переноса тяжелых грузов в течение длительного периода времени. Однако с помощью этой смолы инженеры могут создавать небольшие прототипы с высоким разрешением, ровными поверхностями и сложной геометрией. Для каждого приложения инженеры должны понимать свои конкретные требования к своему приложению и подходят ли доступные материалы.

Начало работы с фотополимерной смолой

Несмотря на ограничения, будущее фотополимеров выглядит радужным. Различные виды фотополимеров уже обладают уникальными химическими и механическими свойствами, которые идеально подходят для ряда конкретных случаев использования. А по мере развития технологий фотополимеры будут развиваться, позволяя производителям и группам разработчиков извлекать выгоду из преимуществ материала без ущерба для долговечности или качества отделки поверхности.

Когда вы сотрудничаете с Fast Radius, в вашем распоряжении есть специальная команда экспертов по производству. Независимо от того, на каком этапе проектирования и разработки вы находитесь, наша команда опытных инженеров и дизайнеров может упростить производственный процесс, будь то оптимизация конструкции, рекомендации по материалам и отделке или объединение процессов 3D-печати с традиционными. В Fast Radius мы стремимся помочь каждому клиенту быстрее и эффективнее внедрять инновации. Мы здесь для вас — свяжитесь с нами сегодня.

Хотите узнать больше об основах аддитивного производства? Посетите ресурсный центр Fast Radius.

Готовы создавать детали с помощью Fast Radius?

Начать цитату