1、3D打印光固化材料的應用
——制作各種樹脂樣品或功能件,用作結(jié)構(gòu)驗證和功能測試;
——制作精細零件;
——制作有透明效果的制件;
——快速模具的母模,翻制各種快速模具;
——代替熔模精密鑄造中的消失模用來生產(chǎn)金屬零件。
2、光固化成形樹脂需具備的特性
——粘度低,利于成型樹脂較快流平,便于快速成型。
——固化收縮小,固化收縮導致零件變形、翹曲、開裂等,影響成型零件的精度,低收縮性樹脂有利于成型出高精度零件。
——濕態(tài)強度高,較高的濕態(tài)強度可以保證后固化過程不產(chǎn)生變形、膨脹及層間剝離。
——溶漲小,濕態(tài)成型件在液態(tài)樹脂中的溶漲造成零件尺寸偏大;
——雜質(zhì)少,固化過程中沒有氣味,毒性小,有利于操作環(huán)境。
3、光固化成形樹脂的組成及固化機理
應用于SLA技術(shù)的光敏樹脂,通常由兩部分組成,即光引發(fā)劑和樹脂,其中樹脂由預聚物、稀釋劑及少量助劑組成。當光敏樹脂中的光引發(fā)劑被光源(特定波長的紫外光或激光) 照射吸收能量時,會產(chǎn)生自由基或陽離子,自由基或陽離子使單體和活性齊聚物活化,從而發(fā)生交聯(lián)反應而生成高分子固化物。
4、SLA樹脂的收縮變形
樹脂在固化過程中都會發(fā)生收縮,通常線收縮率約為3%。從高分子化學角度講,光敏樹脂的固化過程是從短的小分子體向長鏈大分子聚合體轉(zhuǎn)變的過程,其分子結(jié)構(gòu)發(fā)生很大變化,因此,固化過程中的收縮是必然的。
從高分子物理學方面來解釋,處于液體狀態(tài)的小分子之間為范德華作用力距離,而固體態(tài)的聚合物,其結(jié)構(gòu)單元之間處于共價鍵距離,共價鍵距離遠小于范德華力的距離,所以液態(tài)預聚物固化變成固態(tài)聚合物時,必然會導致零件的體積收縮。
5、SLA的后固化
盡管樹脂在激光掃描過程中已經(jīng)發(fā)生聚合反應,但只是完成部分聚合作用,零件中還有部分處于液態(tài)的殘余樹脂未固化或未完全固化(掃描過程中完成部分固化,避免完全固化引起的變形) ,零件的部分強度也是在后固化過程中獲得的,因此,后固化處理對完成零件內(nèi)部樹脂的聚合,提高零件最終力學強度是必不可少的。后固化時,零件內(nèi)未固化樹脂發(fā)生聚合反應,體積收縮產(chǎn)生均勻或不均勻形變。
與掃描過程中變形不同的是,由于完成掃描之后的零件是由一定間距的層內(nèi)掃描線相互粘結(jié)的薄層疊加而成,線與線之間、面與面之間既有未固化的樹脂,相互之間又存在收縮應力和約束,以及從加工溫度(一般高于室溫) 冷卻到室溫引起的溫度應力,這些因素都會產(chǎn)生后固化變形。但已經(jīng)固化部分對后固化變形有約束作用,減緩了后固化變形。
零件在后固化過程中也要產(chǎn)生變形,實驗測得零件后固化收縮占總收縮量的30%~40%。
6、SLA材料的發(fā)展
(1) SLA復合材料
SLA光固化樹脂中加入納米陶瓷粉末、短纖維等,可改變材料強度、耐熱性能等,改變其用途,目前已經(jīng)有可直接用作工具的光固化樹脂;
(2) SLA作為載體
SLA光固化零件作為殼體,其中填加功能性材料,如生物活性物質(zhì),高溫下,將SLA燒蝕,制造功能零件。
(3) 其它特殊性能零件,如橡膠彈性材料。
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