3D-печать со смолами:введение

Смолы являются важной частью исследования материалов в рамках 3D-печати и идеально подходят для быстрого изготовления деталей с высоким уровнем точности. Смолы для 3D-печати представляют собой жидкие фотополимеры , в основном используется с такими технологиями, как стереолитография (SLA) и струйная печать материалов.

Чтобы помочь вам лучше ориентироваться в мире смол для 3D-печати, сегодняшнее руководство будет охватывать ключевые типы смол, доступных на рынке, основные используемые технологии, а также ключевые области применения.

Что такое фотополимеры?

Фотополимеры - это светочувствительные смолы, которые меняют свои физические или химические свойства при воздействии источника света, обычно УФ-излучения. В отличие от термопластов, используемых в моделировании наплавленного осаждения (FDM), фотополимеры являются термореактивными веществами . Это означает, что, хотя материал укрепляется при нагревании, после отверждения УФ-светом его нельзя переплавлять или повторно нагревать.

Фотополимеры обычно более хрупкие, чем термопласты FDM или SLS, хотя они способны создавать объекты с более высоким разрешением и более гладкой поверхностью. Смолы, напечатанные на 3D-принтере, обладают широким спектром цветов и свойств и идеально подходят для различных областей применения, включая создание визуальных и функциональных прототипов, медицинских устройств и моделей для литья ювелирных изделий.

3D-печать со смолами:SLA и струйная обработка материалов

Стереолитография (SLA) и струйная печать материалов - две наиболее часто используемые технологии для 3D-печати смол. Однако, хотя обе технологии используют ультрафиолетовый свет для отверждения жидких фотополимеров и требуют поддерживающих структур, на этом сходство заканчивается.

Соглашение об уровне обслуживания

В процессе производства SLA емкость с жидкой фотоотверждаемой смолой выборочно отверждается УФ-лазером слой за слоем, в результате чего смола затвердевает. После завершения печати полимерную деталь необходимо подвергнуть последующему отверждению для улучшения ее механических свойств.

Процесс струйной обработки материала

Напротив, струйная печать материалов (или PolyJet) - это процесс струйной печати, в котором не используются лазеры. Принтеры Material Jetting оснащены печатающими головками, которые наносят жидкий фотореактивный материал на строительную платформу слой за слоем. После того, как слой материала нанесен, он затвердевает под воздействием ультрафиолетового излучения. В отличие от SLA, напечатанные детали не требуют дополнительного отверждения или требуют очень небольшого количества пост-отверждения.

Основными преимуществами использования этих технологий со смолами являются высокая скорость и высокая точность. Кроме того, с помощью Material Jetting можно изготавливать полноцветные и многоматериальные детали, используя ряд уникальных композитных материалов с гибридными свойствами. Это достижимо благодаря уникальности процесса распыления материала:системы распыления материала обычно содержат несколько форсунок, которые могут наносить различные материалы и / или разные цвета за один процесс печати. ​​

Смолы SLA

SLA можно использовать с широким спектром смол, хотя параметры будут варьироваться в зависимости от типа 3D-принтера SLA, который вы выберете. Как правило, смолы SLA могут быть разработаны для имитации различных свойств традиционных материалов. Например, оба возможных варианта - разработка смол, сравнимых с воском для литья воска, или композитного материала со свойствами керамики. Другие смолы могут имитировать свойства традиционных термопластов, таких как АБС и ПП.

Стандартные смолы

Стандартные смолы обеспечивают высокоточные характеристики и гладкую поверхность. Они также представлены в широком ассортименте цветов (от прозрачных до различных непрозрачных).

Однако одним из недостатков этого материала является его хрупкость, что делает стандартные смолы более подходящими для создания прототипов.

Прочная смола

Прочные или вязкие смолы имитируют свойства термопластов ABS и PP, обеспечивая большую прочность, ударную вязкость и долговечность, чем стандартные смолы. Смолы, подобные АБС и ПП, подходят для изготовления функциональных прототипов, потребительских товаров и, как правило, механических деталей с низким коэффициентом трения и износа.

ПП-подобная смола также обладает полуэластичными свойствами и идеально подходит для сборок с защелкиванием. Однако при выборе материала, подходящего для вашего применения, следует учитывать низкое термическое сопротивление этого типа смолы.

Каучукоподобная смола

Из этого материала можно создавать гибкие детали, напоминающие мягкую резину. Резиноподобную смолу можно сжимать и гнуть, что делает ее хорошим выбором для сжимаемых моделей, прототипов носимых устройств, захватов и ручек, а также для модных и ювелирных изделий.

Однако следует отметить, что каучукоподобная смола по своим свойствам не может сравниться с настоящей резиной. При 3D-печати материалу также потребуются поддерживающие конструкции.

Высокотемпературная смола

Этот тип смолы обладает высокой термостойкостью (выше 200 ° C) и жесткостью. Благодаря своим тепловым свойствам эту высокотемпературную смолу можно использовать для создания оснастки для мелкосерийного литья под давлением и термоформования, а также для изготовления различных приспособлений и приспособлений.

Formlabs лидирует как одна из немногих производителей для производства высокотемпературных смол, и этот материал можно использовать для производства инструментов для литья и термоформования, в дополнение к инструментам для литья под давлением.

Литейная смола

Литейная смола - это экономичный выбор для изготовления сложных моделей для литья по выплавляемым моделям (или ювелирных изделий). В процессе литья по выплавляемым моделям керамическая форма изготавливается по восковой модели. Когда форма затвердеет, воск выгорает, и расплавленный металл заливается для создания детали.

Стоматологические и медицинские смолы с

Если вам нужны детали с биосовместимыми свойствами для стоматологии и медицины, то эти типы смол являются популярные материалы. Стоматологические и медицинские смолы успешно используются для 3D-печати слуховых аппаратов и хирургических шаблонов, изготовленных по индивидуальному заказу.

Детали, напечатанные с использованием этих смол, можно стерилизовать паром для непосредственного использования в операционной. Также существует вариант биосовместимой стоматологической пластмассы длительного действия, которая может использоваться в ортодонтических устройствах, рассчитанных на более длительный контакт с телом человека (до года).

Смола с керамическим наполнителем

Этот фотополимер с диоксидом кремния обеспечивает высокую прочность на разрыв и жесткость, позволяя создавать детали с очень гладкими поверхностями и мелкими деталями. Керамическая смола является относительно новым материалом SLA и обычно требует более высокого уровня квалификации, чем другие смолы.

Кроме того, детали, напечатанные на 3D-принтере с керамической смолой, можно обжигать в печи, сжигая полимер и в результате настоящая керамическая деталь. Этот материал хорошо подходит для множества применений, от инструментов, приспособлений и приспособлений до электрических шкафов и приложений в искусстве и дизайне.

Смолы для струйной печати

В Material Jetting используются фотополимерные смолы, аналогичные тем, которые используются в SLA, но в менее вязкой, похожей на чернила форме. Некоторые из этих смол также имитируют свойства материалов для 3D-печати FDM, таких как PP и ABS. Как и смолы SLA, фотополимеры Material Jetting представлены в различных цветовых вариантах, а также в ряде специальных материалов (литьевые, высокотемпературные, медицинские). В целом смолы Material Jetting хрупкие, имеют низкую температуру отклонения при нагревании, а их стоимость за килограмм намного выше, чем у смол SLA (примерно от 300 до 1000 долларов США).

Как и большинство смол, используемых в Material Jetting имеют те же характеристики, что и смолы SLA, мы сосредоточимся на материалах, используемых с этой технологией. К ним относятся составные материалы для мульти-материальной 3D-печати. Композиционные материалы создаются путем объединения двух или более материалов с разными свойствами (например, жесткого и эластомерного или сочетания полупрозрачных и непрозрачных) в одной части. Одно из применений этого может быть в области прототипирования:например, компании могут печатать на 3D-принтере полноцветные прототипы с внешним видом конечного продукта.

Кроме того, композитные материалы инженерного класса могут быть хорошим выбором для изготовления форм для литья под давлением небольших партий, а также для изготовления различных типов приспособлений и приспособлений.

Безграничные возможности

В этом уроке мы в основном обсуждали отверждаемые УФ-излучением смолы, используемые в широко распространенных технологиях 3D-печати. Тем не менее, рынок 3D-печати также предлагает новое поколение технологий фотополимеризации:например, технология производства непрерывного жидкого интерфейса (CLIP) компании Carbon, которая поддерживает инженерные смолы и, как говорят, имеет более высокую скорость печати, чем SLA.

Углерод расширил область применения смол, поскольку сейчас предлагает восемь разные виды смол. Один из них включает Cyanite Ester (CE) компании, уникальный материал CLIP с температурой отклонения тепла 231 ° C и прочностью, сравнимой со стеклонаполненным нейлоном.

Благодаря постоянным достижениям в области фотополимерные смолы, будущее этих материалов, безусловно, светлое. Одна из первых компаний в этой области - Photocentric, британская компания, специализирующаяся на фотополимерных материалах. Компания разрабатывает полимеры для 3D-печати, которые можно отверждать с помощью ЖК-экрана вместо УФ-излучения, и является пионером в области «смол для дневного света».

Благодаря большим инновациям в области фотополимерных материалов мы можем только с нетерпением ждем новых приложений и вариантов использования в будущем.