Διερεύνηση ρητινών διπλής σκλήρυνσης για ψηφιακή σύνθεση με φως (DLS) με το Photo-DSC 204 F1 Phoenix^®

Η χρήση των φωτοπολυμερών για την τεχνολογία προσθετικής κατασκευής (AM) Vat Photopolymerization (VP) έχει αυξηθεί τα τελευταία χρόνια. Οι λόγοι αυτής της αύξησης περιλαμβάνουν τις επιτυχείς προσπάθειες για την προώθηση των μηχανικών, οπτικών, χημικών και θερμικών ιδιοτήτων των υλικών. Η ψηφιακή σύνθεση φωτός (DLS) είναι μία από τις πιο πρόσφατες εξελίξεις στον τομέα αυτό.

Μάθετε περισσότερα για την DLS, γνωστή και ως Continuous Liquid Interface Production (CLIP), στη σειρά βίντεο της Επιστήμης των Υλικών στην Προσθετική Κατασκευή. Κάντε κλικ εδώ για να μεταβείτε στο βίντεο!

Τι είναι οι ρητίνες διπλής σκλήρυνσης

Η εταιρεία Carbon, Inc. με έδρα την Καλιφόρνια όχι μόνο ανέπτυξε τη διαδικασία DLS, αλλά και πρωτοστάτησε σε ένα σύστημα ρητίνης δύο συστατικών.

Το μέρος Α και το μέρος Β του συστήματος ρητίνης "αναμιγνύονται αρχικά σε προκαθορισμένη αναλογία ανάμιξης και αποκτούν τη σταθερότητα των διαστάσεων τους μέσω της σκλήρυνσης με υπεριώδη ακτινοβολία (UV) κατά τη διάρκεια της DLS. Ωστόσο, οι τελικές μηχανικές τους ιδιότητες επιτυγχάνονται με τη διαδοχική θερμική σκλήρυνση σε φούρνο συναγωγής" [1]

Ενώ αυτός ο μηχανισμός διπλής σκλήρυνσης καθιστά ένα ευρύ φάσμα υλικών κατάλληλο για DLS, ο συνολικός χρόνος επεξεργασίας αυξάνεται με την πρόσθετη σκλήρυνση στο φούρνο συναγωγής που μπορεί να διαρκέσει αρκετές ώρες για να επιτευχθεί πλήρης σκλήρυνση.

Η πρόκληση των φωτοπολυμερών AM

Η μεγαλύτερη πρόκληση των φωτοπολυμερών είναι η ευθραυστότητά τους. Τα υλικά αποκτούν την ιδιότητα του κατασκευαστικού προτύπου μόνο εάν εξασφαλίζονται εξαιρετικά σταθερές και αναπαραγώγιμες ιδιότητες καθώς και σταθερότητα της διαδικασίας. "Η θερμική σκλήρυνση και συνεπώς η θερμοκρασία είναι καθοριστικός παράγοντας για τα συστήματα διπλής σκλήρυνσης. Ωστόσο, ελάχιστα είναι μέχρι στιγμής γνωστά για τις συνέπειες των αυξημένων θερμοκρασιών, π.χ. λόγω της ισχυρής εξώθερμης θερμότητας αντίδρασης που προκαλείται από τον ριζικό φωτοπολυμερισμό κατά τη διάρκεια της DLS ή των υψηλότερων θερμοκρασιών δωματίου" [1]

Ερώτηση και στόχοι της έρευναςarch

Το research paper "Investigation of the temperature influence on the dual curing urethane-methacrylate resin Rigid Polyurethane 70 (RPU 70) in digital light synthesis (DLS)" γράφτηκε από τους J. Bachmann, E. Gleis, G. Fruhmann, J. Riedelbauch, S. Schmölzer και O. Hinrichsen. Στόχος του είναι να "χαρακτηρίσει την επίδραση της θερμοκρασίας σε μια ρητίνη διπλής σκλήρυνσης [...] και να παράσχει μια βαθύτερη κατανόηση του μηχανισμού χημικής αντίδρασης της RPU 70 στη διαδικασία διπλής σκλήρυνσης" [1]

Το πλήρες έγγραφο είναι διαθέσιμο εδώ: https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101677

Παρακολούθηση της πλήρους αντίδρασης και της θερμικής μετατροπής με Photo-DSC

"Η θερμική μετατροπή της υγρής ρητίνης σε ελαστομερές αναλύθηκε με μετρήσεις ιξώδους, φασματοσκοπία υπερύθρου με μετασχηματισμό Fourier (FT-IR), διαφορική θερμιδομετρία σάρωσης (DSC) και Photo-DSC." [1]

Η ανάλυση με το NETZSCH Photo-DSC 204 F1 Phoenix^® ήταν η πιο αποτελεσματική μέθοδος για την παρακολούθηση της θερμικής μετατροπής, καθώς και για τον προσδιορισμό των βέλτιστων χρόνων έκθεσης και της έντασης έκθεσης για ρητίνες που αντιδρούν με υπεριώδη ακτινοβολία.

Το Photo-DSC είναι επομένως κατάλληλο για την παρακολούθηση της πλήρους διαδικασίας φωτοπολυμερισμού των ρητινών διπλής σκλήρυνσης σε DLS και επιπλέον για την ανίχνευση της θερμικής μετασκλήρυνσης.

Πηγή: Δρ:

[1] https://d oi.org/10.1016/j.addma.2020.101677