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Post-indurimento per SLA 3D Printing

Crea tempo: 01/10/2019



A 3D Printed Prototype sitting in a ProtoFab UV furnace
Un prototipo stampato in 3D seduto in un forno UV ProtoFab


Post-curing è una fase di stampa SLA che viene spesso trascurata ma che può influenzare notevolmente le proprietà finali di una parte stampata. Il post-trattamento non è un processo valido per tutti. Esiste competenza ed esperienza nel decidere la giusta lunghezza del post-indurimento per materiali diversi e dimensioni delle parti. Per alcune parti la post-polimerizzazione è essenziale, mentre per altre non è affatto importante. Diamo un'occhiata più da vicino alla scienza che sta dietro al post-curing della SLA e discutiamo perché è importante farlo bene.

Cos'è il post-indurimento?

Durante la stampa SLA, aree specifiche di resina vengono esposte a un laser che le induce a polimerizzare. Una volta completato questo processo, l'intera parte verrà curata, quindi potrebbe non essere completamente chiaro il motivo per cui è necessario post-curare. Per rispondere a questa domanda, dobbiamo comprendere le proprietà della resina hotosensibile e come si trasforma da liquido a solido. Mentre è allo stato liquido, la resina è composta da molti monomeri non legati miscelati con fotoiniziatori. L'esposizione di questa miscela alla forte luce UV del laser provoca la reazione dei fotoiniziatori e il legame tra i monomeri e la formazione di un polimero. Questa è la fase principale di cura. La resina indurita è una macromolecola reticolata, il che significa che ogni parte di essa è direttamente collegata a ogni altra parte di essa. Tuttavia, dopo la stampa ci saranno ancora molte sezioni che non sono reticolate nella misura in cui potrebbero essere, il che influenza la resistenza a trazione e altre proprietà. La luce UV può essere utilizzata per completare il legame molecolare e assicurarsi che ogni crosslink che potrebbe essere fatto sia fatto.

Ai fini della post-polimerizzazione, il sole non è in realtà una fonte di luce UV cattiva. Molti hobbisti che utilizzano le stampanti SLA per il consumatore posizionano semplicemente le parti stampate all'esterno al sole per un po 'di tempo e questo ha portato a termine il lavoro. Tuttavia, in contesti più professionali è generalmente normale usare un forno UV, che è molto più controllabile.

Perché post-cura?

Il post-indurimento non solo rende le parti più forti, ma le rende anche più stabili. Avere fotoiniziatori non reagiti e polimeri non legati nella parte significherà che il suo stato potrebbe continuare a modificarsi molto tempo dopo la stampa, in particolare se esposto alla luce solare. Per le parti che devono essere precise, come gli inserti dentali, questo è assolutamente inaccettabile. Le parti non verniciate possono anche cambiare colore se esposte alla luce solare se non adeguatamente post-polimerizzate. Questo è un problema con le resine SLA in generale, ma sarà più pronunciato se la parte è sottodimensionata.

Il motivo principale per il post-curing è di solito quello di aumentare la resistenza alla trazione e rimuovere ogni appiccicosità superficiale. Alcuni materiali stampati potrebbero essere leggermente morbidi prima della post-polimerizzazione e le sezioni più deboli della struttura potrebbero abbassarsi o abbassarsi, compromettendo la precisione.

C'è anche una questione di sicurezza in quanto la resina non indurita è tossica per l'uomo. Se le parti che non sono completamente polimerizzate vengono maneggiate con la pelle nuda, c'è il rischio di irritazioni o altri problemi, in particolare se le dita del conduttore entrano in contatto con la bocca. La post-polimerizzazione di una parte ha l'effetto di rendere la resina completamente stabile e sicura da toccare.

Cured 3D printing prototype
Parte stampata in 3D completamente polimerizzata

La chimica della cura

La polimerizzazione è influenzata dal calore e dalla luce. Il calore aumenta l'energia nella rete polimerica reticolata e provoca un maggiore movimento a livello molecolare. Questo aumento di energia e mobilità rende molto più facile per i gruppi reattivi entrare in contatto tra loro e per creare ulteriori legami.

Tuttavia, la luce UV è l'ingrediente principale necessario per la post-polimerizzazione. Sebbene l'apparecchiatura sia indicata come un forno o un forno, in realtà le temperature interne non sono affatto elevate, non molto più calde di un lettino abbronzante. La resina utilizzata nella stampa SLA è fotosensibile e la sua esposizione alla luce provoca una reazione. Come discusso sopra, durante la fase di polimerizzazione originale della stampa non vengono fatti tutti i legami che potrebbero essere fatti, e quindi devono essere stimolate ulteriori reazioni. Se esposti alla luce UV durante la post-polimerizzazione, si formano radicali liberi che si legano ai gruppi vicini e creano polimerizzazione.

Large automotive part going through post-curing
Grande parte automobilistica che passa attraverso la post-polimerizzazione

Il giusto tipo di luce

Tuttavia, non è il caso che più luce fornisci più veloce sarà il processo o più forte diventerà il materiale. Ciò che è più importante è la lunghezza d'onda della luce usata in relazione alla resina dalla quale è formata la parte. Le resine fotosensibili sono progettate per reagire a determinate lunghezze d'onda della luce e l'utilizzo di una lunghezza d'onda diversa per questo nel post-indurimento darà risultati non ottimali. Ecco perché uno dei motivi per cui i team di stampa 3D professionali utilizzano attrezzature specialistiche per il post-trattamento. Nel caso di ProtoFab, le nostre resine polimerizzano al meglio usando la luce con una lunghezza d'onda di 355 nm. Se vengono utilizzate resine da un altro fornitore, questo valore sarà diverso. Ad esempio, le resine di Formlabs polimerizzano al meglio usando una luce UV a 405 nm. Questa è un'ottima ragione per utilizzare il forno UV di ProtoFab se si utilizzano già resine fornite da ProtoFab. L'uso di un altro tipo di forno UV o di un induritore UV per unghie promuoverà un certo grado di indurimento aggiuntivo ma non sbloccherà le proprietà meccaniche massime del materiale.

Un altro problema con l'uso del sole o di attrezzature non specialistiche è che la polimerizzazione sarà irregolare. Il sole brillerà di più su un lato rispetto all'altro, a meno che non lo ruoti continuamente, e lo stesso valga per i curer per smalto che proiettano solo la luce dall'alto. I forni di polimerizzazione specializzati hanno generalmente una piattaforma rotante o delle lampade UV che circondano completamente la parte per assicurare una polimerizzazione uniforme.

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Il forno UV ProtoFab viene fornito con ogni vendita di stampanti gratuita

Quali parti richiedono il post-trattamento più?

Le resine sono disponibili in molti tipi diversi e possiedono un'ampia varietà di proprietà. Come ci si aspetterebbe, questo ha un effetto sul post-curing. Materiali con resistenza particolarmente bassa o alta flessibilità spesso non richiedono post-polimerizzazione o richiedono solo una quantità molto piccola. L'eccessiva polimerizzazione di tali materiali ridurrà la flessibilità e ne risulterà fragile. D'altro canto, i materiali selezionati in modo specifico per la loro forza o rigidità richiederanno la maggior post-polimerizzazione per assicurarsi che queste proprietà siano migliorate.

La post-polimerizzazione è necessaria per i materiali SLA standard come le resine ABS-like, anche se non deve essere per un tempo particolarmente lungo. In ProtoFab, generalmente curiamo la post-polimerizzazione dei materiali ABS per circa 20 minuti nei nostri forni di polimerizzazione. I materiali trasparenti richiederanno un tempo leggermente inferiore, da qualche parte nella regione di 10-15 minuti. Le resine di ProtoFab richiedono generalmente un certo grado di post-polimerizzazione, ma è solo in casi insoliti che scegliamo di non completare alcun post-trattamento.

La dimensione della parte è anche un fattore importante da considerare con la decisione sulla lunghezza del post-curing. Parti molto grandi richiederanno molto più tempo nel forno, mentre le parti più piccole entreranno ed escono in pochi minuti. È qui che entra in gioco l'importanza dell'esperienza. Un tecnico esperto conoscerà la quantità perfetta di post-indurimento per parti di diversi materiali e dimensioni, assicurandosi che le proprietà meccaniche di tutte le parti stampate rimangano coerenti.

3d printed product model
Le parti più piccole di solito richiedono meno tempo per la post-polimerizzazione

Un modo semplice per migliorare forza e qualità

La post-polimerizzazione eseguita bene è un modo rapido e semplice per migliorare la qualità delle parti SLA. Le parti che sono anche leggermente poco curate soffrono di una serie di problemi e hanno una resistenza alla trazione molto inferiore rispetto alle parti correttamente post-curate. Per le parti stampate con materiali più morbidi o più flessibili, potresti voler essere un po 'più attento, ma la maggior parte dei materiali SLA sarà migliorata in modo significativo trascorrendo un po' di tempo nel forno di polimerizzazione.

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La post-polimerizzazione delle parti con materiali flessibili dovrebbe essere eseguita con cura

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