шансы хороши тем, что если вы сделали какие-либо 3D-печать, он был стандартного сорта плавленого моделирование осаждения. FDM довольно простые вещи – получить немного пластиковой нити достаточно горячим, отжимают расплавленную слизь из тонкой сопла, контролировать положение сопла более или менее точно в трех измерениях, и повторите в течение нескольких часов подряд, пока ваша печать не выполняется , Для постороннего это выглядит как магия, но для нас это просто еще один субботу днем.

Смола печать совсем другое дело, и гораздо ближе к магии для большинства из нас. Нынешний урожай стереолитографии принтеров просто ЖК-дисплей высокого разрешения между источником ультрафиолетового света и сборки бака с прозрачным дном. печатаю застроен слой за слоем мигания ультрафиолетового света образцов в резервуар в виде сборки пластина медленно поднимает его вверх от смолы, как некоторые существа, выходящих из изначальной слизи.

Конечно, все это только наука, но если есть магия в ОАС печати, конечно, это в смолах, используемые для этого. Их беспородные коричневые пластиковые бутылки и информационные бедные этикетки дают мало понятия, как их ингредиентам, хотя их углеводородные рейки и вязкая, липкая текстура довольно хорошие подсказки. Давайте заглянем внутрь бутылки смолы и выяснить, что это такое, что делает волшебство ОАС случиться.

Основы

Хорошей основой для понимания химических процессов позади стереолитографии смол является полимеризация метилметакрилата (ММА) в полиметилметакрилата, также известный как ПММА или просто акрил. В то время как препараты для ОАС смол различаются, многие из них основаны на акрилатах, поэтому химия здесь непосредственно применима к большому количеству смол, так как общие принципы.

Полимеризация метилметакрилата является то, что известно как свободно-радикальной реакции. Это работает, потому что ММА имеет двойную связь между двумя своими атомами углерода, а также близлежащей эфирной группы – группа с двумя атомами кислорода, один из них в двойной связи. Электронная структура этих двух групп делает двойной связью восприимчивых углерода к уменьшению, которое является усиление электрона.

Free-радикальной полимеризации ММА в ПММА. Кольцевая структура является инициатором, что снижает углерод-углеродную двойную связь в ММА мономера. Это создает еще один свободный радикал, который уменьшает другую ММУ, и так далее.
В нормальных условиях, ММА мономеры не реагируют друг с другом, потому что нет свободных электронов, плавающих вокруг, чтобы уменьшить углерод-углеродную двойную связь. Чтобы получить ММА полимеризоваться, инициатор – в этом случае, пероксид бензоила – должен быть добавлен к соединению. Инициатор представляет собой химическое соединение, которое обеспечивает неспаренных электронов, или свободные радикалы. когда-радикалы присутствуют, они связываются с атомом углерода, за счет уменьшения двойной связи. Продукт этой первой реакции будет иметь свой собственный неспаренный электрон, который может затем перейти и уменьшить двойную связь в другом мономера ММА, и так далее. Производство свободных радикалов продукта после инициирования является ключом к свободно-радикальной полимеризации.

Так что стоит рассуждать о том, что бутылка ОАС смолы будет содержать мономеры ММА и инициатор какой-то. но то, что держит мономеры от просто полимеризации в бутылке? Если инициатор был чем-то вроде перекиси бензоила, используемой в примере, приведенном выше, это именно то, что будет происходить. Таким образом, чтобы быть полезным для работы SLA, смесь смолы должна содержать инициатор, который может оставаться инертным в смеси, пока это не требуется.

Ноги вещи

Это где фотоинициаторы вступают в игру. Там, где инициатор, как пероксид бензоила будет легко разлагается на свободные радикалы с применением небольшого тепла, фотоинициаторам нужен немного больше уговоров. сотни различных фотоинициаторов были разработаны с помощью химических компаний на протяжении многих лет, каждый с учетом конкретного набора мономеров, подлежащих полимеризации, а также для промышленных нужд, такие как эффективность образования свободных радикалов, токсичность, и даже запахи, сообщаемой на готовом товар. но все они имеют общие черты быть неактивным, пока они не будут подвергаться воздействию света правильной длины волны.

Хорошим примером фотоинициатора является 2,2-диметокси-2-фенилацетофенон, к счастью сокращенно УД и продается под торговым названием IRGACURE 651 от Ciba. Соединение имеет два бензольных кольца, соединенные с двумя углеродной цепи. один из атомов углерода в секции линкеров двойной связи с кислородом с образованием кетона функциональной группы. Когда фотоны правой длины волны – УД имеет пики поглощения 250 нм и 340 нм – попал в группу кетона, она становится возбуждается до точки, где электрон Сбитые. через ряд промежуточных стадий, в которых запасной электрон перемешиваются вокруг различных атомов, секция линкер молекулы перерывов в процессе, называемом α-расщепление. Это оставляет устойчивые виды – метилбензойный – плюс двух свободных радикалов, которые могут инициировать полимеризацию.

УД (слева) разлагается в метилбензойный и два свободных радикал (справа) через промежуточные шаги при воздействиик УФ-свету. Источник: от Squidonius, общественного достояния, через Wikimedia Commons
Нажав тормоза

Механизм фотополимеризации просит вопрос: как ультрафиолетовый свет в принтере SLA не просто полимеризует весь танк смолы сразу? Похоже, что это будет проблемой, поскольку полимеризация в основном является цепной реакцией после начала. Но есть практические пределы реакции, как и химические, так и по физические причинами.

Химически, количество инициатора в смоле обычно довольно низко – всего несколько процентов смеси. Таким образом, не так много мест, чтобы начать реакцию полимеризации. Реакции полимеризации также имеют тенденцию проходить терминацию цепи самопроизвольно, либо путем наличия двух растущих радикальных цепей, связывающихся вместе, либо путем уменьшения радикальной цепи загрязняющими веществами, такими как кислород. Некоторые смолы даже имеют определенные соединения ингибитора, добавляемые для ограничения скорости полимеризации. В любом случае, самопроизвольная терминация держит резервуары из твердого кирпича пластика.

Существуют также физические причины для фотополимеризации, не бегущей дикой природой через резервуар для строительства. Ультрафиолетовый свет, исходящий с ЖК-дисплея в нижней части резервуара, не особенно силен, и имеет тенденцию поглощаться смолой перед поездкой очень далеко. Вот почему SLA-смолы, как правило, не зависят от пигментированных, и почему любые пигменты, которые добавляются к смоле, должны быть тщательно отобраны, чтобы не поглощать ультрафиолетовый свет. Также почему SLA Prints нужна дополнительная очистка и шаг отверждения после печати; Полимеризация, возникающая в резервуаре, является неполной, с непрореагировавшей смолой, оставшейся внутри печати. Купание печать в высокоинтенсивном УФ-свете ультрафиолета завершает процесс и затвердевает на печать.

Заполнение соя

Между инициаторами, мономерами, пигментами и, возможно, ингибиторы, SLA SLAINS уже кажутся варами химикатов ведьмы. Но мы еще не закончены. Смолы редко просто используют мономеры, вместо этого используют специальные смеси мономеров и олигомеров – коротких цепей предполимеризованных мономеров. Добавление олигомеров в смолу стремится ускорить полимеризацию, придавая растущие цепочки голову. Он также имеет тенденцию повысить вязкость смолы, так что это не насморк и не сдерживается в резервуаре в построении и получают пузыри.

Другое распространенное дополнение к SLA SLAINS – это кросс-линкер. Местные линкеры являются соединениями, которые могут образовывать соединения между двумя или более растущими полимерными цепями. Снижение сшивания имеет тенденцию сделать полимерную цепь в более масштабную структуру, крепящую прочность и жесткость до конечного продукта. Сшивка также может изменять свойства материала и даже позволяет сополимеризацию различных типов мономеров, таких как добавление уретана к акрилатам, чтобы добавить ударную вязкость и гибкость.

Некоторые SLA-смолы также содержат наполнительные материалы. Наполнители довольно распространены в пластмасс – многое расписание 40 PVC труба содержит порошкообразный известняк. В SLA смолах наполнители добавляют для насыпки пластика, заполняя пробелы между сшитыми нитями полимеров. Многие новые «экологически чистые» SLA-смолы приходят к утверждению, чтобы быть сделаны из соевых бобов, и в то время как это правда – по крайней мере для некоторых смол – все еще много материалов в смоле, которая явно не из соевых бобов. И в соевом нефте, который там действительно просто наполнитель – без акрилатных мономеров и перечисленных сшителей или фотоинициатора, смола будет довольно бесполезной.

Так же, как мама, где делали? Эпоксидированное соевое масло (ESBO) используется в качестве пластификатора во многих пластмассах. Он сделан путем обработки полиненасыщенных триглицеридов сои с перекисью для преобразования двойных связей C = C в эпоксиды. Источник: из ED, общественное доведение через Wikimedia Commons
Не только для печати

Хотя мы сосредоточились в основном на печатных смолах SLA здесь, это далеко не единственное приложение для фотополимеров. Если у вас был заполненный зуб в течение последних трех десятилетий или около того, шансы хороши, что ваш стоматолог использовал фотополимер, содержащий метакрилатные мономеры и отверждается с волоконно-оптической палочкой, которая испускает ультрафиолетовый свет. Производители печатной платы делают широкое использование фотополимеров, как в фоторезистных покрытиях, которые используются для травления досок, а в припоя маску, которая применяется к доске. Фотополимеры также используются для маскировки во время фотолитографических процессов, связанных с изготовлением встроенных цепей.