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华中科技大学质料成形取模具手艺国家重点实验室研制的新型光固化快速成形装备接纳UV-LED光源,该 UV-LED光源技术指标为:

1、树脂固化面上的光功率 ≥20 mW,光斑直径d ≤0.3 mm;

2、光源体系构造松散,体积小,距液面事情间隔≥5 mm;

3、光源功率可调;

4、光源体系稳固,且能长时间运转。


SLA和3DP的光固化树脂一样平常应具有以下机能:

1. 粘度低,流动性好,有利于树脂流仄或放射;

2. 固化速度快,固化速度间接影响成型效力,直接影响经济效益;

3. 固化膨胀小,液态树脂固化历程中会发生膨胀,致使固化零件翘直、变形等,影响成型精度;


SLA和3DP的光固化树脂也有差别:

1. SLA的实体和支持质料是一种树脂;  而3DP除实体树脂,必需别的有支持树脂,支持树脂借需求轻易去除。

2. SLA的光固化树脂粘度稍大,只要流平性好;  而3DP的光固化树脂粘度很低,才气轻易从喷头放射出来。

3. SLA的光固化树脂除含有阻聚剂外,一样平常不露别的助剂; 而3DP的光固化树脂要可以或许从50um的喷嘴孔中喷出,需到场表面活性剂、润湿剂、分散剂、防沉降剂和阻聚剂等助剂,以保持常期稳固放射。

4. SLA光固化树脂曾经固化的部位是浸入正在液态光固化树脂中,以是要耐溶张性好;  而3DP是正在固化了的支持或实体树脂上放射液态光固化树脂并固化,要层取层联合机能好。

4. 固化后,质料的物理机器好;

5. 毒性小,包管操作者康健。


长碳链(PEG的分子量2000-10000)的PEGDA是有可能被开辟成为可用于SLA成型工艺的具有生物相容性的光固化树脂质料,别的具有光固化机能的生物相容性的高分子材料另有:  聚丙烯酸、甲基丙烯酸化硫酸软骨素、可光致交联的甲壳素衍生物、聚丙烯乙二醇二丙烯酸酯、聚四亚甲基乙二醇二丙烯酸酯、散氧化乙烯等。按道理来说,一切具有光固化机能的生物高分子材料均有可能开辟成为可用于SLA工艺的光固化树脂质料。


3DP用的光固化树脂,市场上均为进口产品,因为其价钱高贵,使得一些用户有买得起三维打印机,却用不起的叹息, 从而限定了三维打印手艺正在我国的推行。近来 嘉兴市华普塑业有限公司经由临时研发,终究研制成这类光固化树脂, 它由不饱和聚酯树脂, 丙烯酸环氧聚酯树脂及桐油酸酐等质料复配而成。 经实验,电脑上 CAD 屏幕上设想的图形,用这类光固化树脂做打印机“油墨”“打印”,经由 2 h 便可获得其三维模子, 完整能够庖代外洋消费的3DP用的光固化树脂。 其价钱正在 20 元/kg 以下,仅为外洋同类产品的十分之一。


以色列OBJET公司关于光固化3DP质料的专利引见其  实体质料构成为

低聚物  Photomer6010 (科宁公司的PUA)

活性 稀释剂  SR339 ( 沙多玛公司的POEA)

活性 稀释剂  SR351 ( 沙多玛公司的TMPTA)

阳离子活性 稀释剂  CHVE ( ISP公司的l,4一环已基二甲醇二缩水甘油醚)

活性 稀释剂  乙烯基己内酰胺

活性 稀释剂  乙烯基毗咯烷酮

阳离子低聚物  UVR6110 (讲化学公司的脂环族环氧树脂)

光激发剂  907

光激发剂  BP

助激发剂  三乙醇胺

阳离子光激发剂  UVI6974

助剂  BYK307

助剂  对甲氧基苯酚

助剂  Disperbyk110

助剂  DisPerbyk163

颜料

本光固化树脂为自由基和阳离子两重固化系统,是正在70一75C阁下运用,确保光固化树脂能从3D打印机的喷头中放射出来。


3D打印取光固化-支持质料

以色列OBJET公司关于光固化3DP质料的支持质料构成为:

活性稀释剂  SR610 (沙多玛公司的聚乙二醇600二丙烯酸酯)

活性稀释剂  BisomerPEA6 (Laport公司的聚乙二醇单丙烯酸酯)

活性稀释剂  局部丙烯酸酯化多元醇

低聚物  聚乙二醇型聚氨酯二丙烯酸酯

活性稀释剂  p-CEA (丙烯酸p一羧乙酯 )

活性稀释剂  CHVE

多元醇  Tone0301 (聚乙二醇400)

多元醇  甲氧端基化聚乙二醇

激发剂  907

激发剂  BP

助激发剂  三乙醇胺

助剂  BYK307

对甲氧基苯酚

本光固化3DP的支持质料为自由基光激发系统。


3DP用水溶性光固化支持质料将含二羟甲基丙酸的聚氨酯丙烯酸树脂,运用三乙胺100%中和羧基后,具有较好的火溶但性;聚乙二醇1000二丙烯酸酯所含醚键多,亲水性好,固化后强度低;将上述两种光固化低聚物取端羧基-乙基丙烯酸酯和温敏质料PEO-PPO-PEO配制了光敏性支持质料。支持质料的放射稳定性较好,很少有堵孔征象,其光敏性较实体质料差一点;正在水中浸泡和剥离机能研讨注解,支持质料较轻易去除。


三嵌段低聚物PEO-PPO-PEO 6 g

聚乙二醇(400)二丙烯酸酯  26.5 g

去离子水  58.5 g

2959 1.5 g

三乙醇胺  1.3 g

Byk345 0.6 g

Rcy101 5.5 g

对羟基苯甲醚  0.1 g

混淆匀称,再搅拌15 min,用喷绘油墨过滤器过滤后,得水溶性3DP支持质料,避光生存待用。


3D打印取光固化-低落体积膨胀光固化快速成形手艺现在存在的重要问题是光固化树脂固化体积膨胀较大,影响成型尺寸精度。

为此正在配制光固化树脂时要接纳:

1. 低落固化回响反映系统中官能团的浓度,低落膨胀应力;

2. 优化光固化树脂配方,挑选体积膨胀小的活性稀释剂和低聚物;

3. 革新自由基光激发聚合系统,接纳阳离子和自由基激发的混同固化系统;

4. 增加无机填料、偶联剂等,以削减固化膨胀时的内应力。


化学品称    相对份子质量    官能度  膨胀率

丙烯酸同龙脑酯    208    1    8.2

乙氧基化丙烯酸氧苯酯    236    1    6.8

丙烯酸十八酯    200    1    8.3

三环葵基二甲醇二丙烯酸酯    304    2    5.9

丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯  328    2    9.0

二丙二醇二丙烯酸酯    242    2    13.0

三丙二醇二丙烯酸酯    300    2    18.1

已二醇二丙烯酸酯    226    2    19.0

乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯  428    3    14.1

丙氧基化甘油三丙烯酸酯    480    3    15.1

三羟甲基丙烷三丙烯酸酯    296    3    25.1

烷氧基化季戊细醇四丙烯酸酯  571    4    8.7

双二羟甲基丙烷四丙烯酸酯  438    4    10.0  


低聚物    分子量    官能度    膨胀率(%)

EA    500    2    11

酸改性EA 600    2    9

大豆油EA    1200    3    7

芳香族PUA(1)  1000    6    10

芳香族PUA(2)  1500    2    5

脂肪族PUA(1)  1000    6    10

脂肪族PUA(2)  1500    2    3

散醚丙烯酸酯  1000    4    6

PEA(1)    1000    4    11

PEA(2)    1500    4    14

PEA(3)    1500    6    10


环氧丙烯酸酯经由改性能够明显低落成品膨胀率;稀释剂对膨胀率影响较大,经正交实行能够优化组合。

100份改性环氧丙烯酸酯

40份DEGDA

20份TEGDA

20份TMPTA

30份PDDA

该优化系统固化膨胀率为3.89%,可以或许知足光固化快速成型工艺的要求。


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