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Anwendung von Epoxidharz im 3D-Druck

Geschichte der SLA-Technologie entwicklung

Der Rapid-Prototyping-Prozess der UV-Laser-Härtung wird jetzt als Stereo lithographie 3D-Druckverfahren (abgekürzt als SLA) bezeichnet. Es wurde 1984 von Charles Hull in den USA patentiert und ist eine der frühesten entwickelten 3D-Drucktechnologien. Seit 3D Systems of America 1988 erstmals komme rzialisierte SLA auf den Markt gebracht hat, ist dies3d druck epoxidharzDie Technologie hat sich rasant entwickelt und kann automatisch komplexe 3D-Objekte ausdrucken, die mit verschiedenen anderen Verarbeitung methoden nur schwer herzustellen sind, was eine epochale Bedeutung auf dem Gebiet der Verarbeitung stech no logie darstellt. SLA verwendet computer gesteuerten UV-Laser, um Punkt für Punkt auf dem lichte mpfind lichen Harz flüssigkeits niveau entsprechend der Form des zwei dimensionalen Querschnitts zu scannen und somit das Harz zu härten. Dann bildet das gehärtete Harz eine zwei dimensionale Form. Dieser Vorgang wird Schicht für Schicht wiederholt, um schließlich ein vollständiges 3D-Objekt zu erhalten, dessen Qualität haupt sächlich von den Eigenschaften des lichte mpfind lichen Harzes abhängt.

Für die Leistung des verwendeten UV-Lasers ist sehr klein, in der Regel in Milliwatt gemessen, das lichte mpfindliche Harz muss empfindlich gegenüber UV-Licht sein, so dass es mit einer relativ geringen UV-Exposition geheilt werden kann. Daher war die Entwicklung des lichte mpfind lichen Harzes mit guter Lichte mpfindlichkeit und hoher Präzision schon immer einer der Hot Spots in der Forschung zur SLA 3D-Drucktechnologie. In der Zwischenzeit aufgrund des Vorhanden seins von lichte mpfind lichen nieder molekularen lichte mpfind lichen Verdünnung mitteln im lichte mpfind lichen Harz, das aus lichte mpfind lichen Prä polymeren, lichte mpfind lichen Verdünnung mitteln und Initiatoren besteht, die Teile aus lichte mpfindlichem Harz haben eine schlechte Wärme beständigkeit und neigen zur thermischen Verformung. Daher war die Entwicklung des lichte mpfind lichen Harzes mit guter Hitze beständigkeit und hoher Präzision auch einer der Hot Spots in der Forschung zur SLA 3D-Drucktechnologie.

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Entwicklung von SLA-lichte mpfindlichem Harz

Die Entwicklung von lichte mpfindlichem Harz, das im SLA 3D-Druck angewendet wird, kann grob in drei Stufen unterteilt werden. Im frühen Stadium (1988-1995) waren die Pre polymere des komme rzialisierten lichte mpfind lichen Harzes für das SLA-Rapid-Prototyping Acrylat-Pre polymere mit freien Radikal initiatoren. Unter Einwirkung von UV-Licht zersetzt sich ein Radikal initiator in Radikale, die die Polymer isation von Acryl at molekülen nacheinander initiieren, um Polymer verbindungen mit hohem Molekular gewicht zu bilden. Radikal isches lichte mpfindliches Prä polymer acrylat weist haupt sächlich eine bessere Lichte mpfindlichkeit im Vergleich zu kationischem lichte mpfindlichem Prä polymer epoxidharz auf; Es hat jedoch eine größere Schrumpfung während der Polymer isation, was zu einer schlechten Maß genauigkeit der hergestellten Teile führt. und macht es anfällig für Verwerfung und Verformung. Daher ist es schwierig, die Präzisions anforderungen zu erfüllen und wurde nach und nach ersetzt.

In der zweiten Stufe wurden haupt sächlich reine kationische lichte mpfindliche Harze aus Prä polymer epoxidharz und kationischem Initiator verwendet. Es gab viele Arten von kationischen lichte mpfind lichen Prä polymeren, haupt sächlich einschl ießlich Epoxidharz vom Typ Bisphenol A, Phenol epoxidharz undCyclo aliphatische Epoxidharze. Grunds ätzlich können alle diese drei Typen als kationische lichte mpfindliche Pre polymere verwendet werden, wobei der letzte Typ eine bessere Lichte mpfindlichkeit aufweist. Der Grund dafür ist, dass die konjugierte große Bindung von Benzol ring in Epoxidharz vom Bisphenol-A-Typ und Phenol-Epoxidharz eine induktive Wirkung auf die Elektronen der Epoxid gruppe im Molekül hat, verringerung der Dichte der Elektronen wolke der Epoxid gruppe und damit Verringerung der Reaktivität mit elektro philem Reagenz proton säure. Im Gegensatz dazu gibt es kein Phänomen, Elektronen der Epoxid gruppe im Molekül zu induzieren und die Dichte der Elektronen wolke durch die konjugierte große Bindung des Benzol rings in cyclo aliphatischem Epoxidharz zu verringern. und sie haben eine hohe Reaktivität mit elektro philem Reagenz Proton säure.

In den letzten Jahren wurde lichte mpfindliches Harz für den SLA 3D-Druck im Ausland komme rzialisiert, wobei sein lichte mpfindliches Prä polymer sowohl Acrylat als auch Epoxidharz enthält und seine Initiatoren beide Initiatoren für freie Radikale (Um die Polymer isation von Acryl harz zu initiieren) und kationischen Initiator (zur Zersetzung in Protonen säure, die die Ringöffnung polymer isation von Epoxidharz unter der Wirkung von UV-Licht initiieren soll), weist eine geringere Schrumpfung srate auf als Doppel bindungs bruch von Acryl harz. Daher ist die Präzision von Teilen, die mit einer solchen Art von frei radikal kationischem lichte mpfindlichem Harz hergestellt werden, offen sichtlich besser als die von rein radikalem lichte mpfindlichem Harz.

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Vorteile von Epoxidharz im 3D-Druck

Im 3D-Druck lichte mpfindliches Harz, dieSpezial-EpoxidharzeZeichnet sich durch hervorragende mechanische Eigenschaften, stabile chemische Eigenschaften, hohe/niedrige Temperatur beständigkeit, geringe Schrumpfung srate, niedrige Kosten usw.

Aus molekularer Sicht besteht der Härtung prozess von lichte mpfindlichem Harz darin, sich von kleinen Molekülen in Polymere mit langkettigen Makromolekülen mit signifikanten Änderungen der Moleküls truktur umzuwandeln. Daher ist eine Schrumpfung während des Aushärtung prozesses unvermeidlich. Die Schrumpfung von Harz ist haupt sächlich in zwei Teile geteilt. Eine davon ist die Heilung der Schrumpfung und die andere die Wärme ausdehnung und Kalt kontraktion, die durch Temperatur änderungen verursacht werden, wenn Laser den Flüssigkeits stand des Harzes abtastet. Außerdem ist der Bereich der Temperature rhöhung klein, so dass die durch Temperatur änderung verursachte Schrumpfung gering und verna ch lässig bar ist. Der Einfluss der Volumens ch rumpf ung, die während des Photo kurierungs prozesses von lichte mpfindlichem Harz erzeugt wird, auf die Präzision von Teilen kann nicht ignoriert werden. Die Volumens ch rumpf ung erzeugt die Schrumpfung spannung und führt somit zur Umhüllung und Verformung von Teilen. Beim Aushärten des Acryl harzes kann die Polymer isations reaktion des Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bruchs eine große Volumens ch rumpf ung verursachen, während die Ringöffnung reaktion während des Prozesses der Epoxidharz härtung auftreten kann. so ist die Volumens ch rumpf ung relativ klein. Wie aus den Ergebnissen in der folgenden Abbildung ersichtlich ist, aus dem Schrumpfung stest mit cyclo aliphatischem Tetra-Epoxidharz, die Volumens ch rumpf ung des cyclo aliphatischen Epoxidharzes ist unter den photo härten Bedingungen deutlich geringer als die des Acryls.

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Formel: Harz: Foto-Initiator = 100:0, 5 6145-100: Cyclo aliphatisches PolyurethanHexa acrylat

Cyclo aliphatisches Epoxidharz zeichnet sich durch niedrige Viskosität, gute Wetter beständigkeit, geringe Härtung schrumpfung, hohe Vernetzung dichte und hohe Reaktivität aus, so dass es im SLA 3D-Druck als lichte mpfindliches Harz weit verbreitet ist. und als eines der wichtigsten Matrix oligo mer betrachtet.

Für solche Anwendungen wurden die folgenden vier cyclo aliphatischen Epoxidharze von Jiangsu Tetra in der Praxis vollständig angewendet und können die meisten Anforderungen an lichte mpfindliche Harze für den SLA 3D-Druck im In-und Ausland erfüllen.

TTA15:3 4 Epoxy cyclo hexyl methyl meth acrylat

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