04.12.2020 by Milena Riedl

Kettős keményítésű gyanták vizsgálata digitális fényszintézishez (DLS) a Photo-DSC 204 segítségével F1 Phoenix®

Az additív gyártási technológiában használt fotopolimerek a digitális fényszintézis (DLS) kihívást jelentő anyagok. Eddig keveset tudunk a megnövekedett hőmérséklet következményeiről, például a magasabb szobahőmérséklet miatt. Egy kutatási cikk célja, hogy megvizsgálja a hőmérséklet hatását az ilyen kettős keményítésű gyantákra, és megállapítja, hogy a Photo-DSC a leghatékonyabb a termikus konverzió nyomon követésében, valamint az optimális expozíciós idők meghatározásában.

A fotopolimerek felhasználása az additív gyártás (AM) technológiában Vat fotopolimerizációs (VP) technológiában az elmúlt években megnőtt. Ennek a növekedésnek az okai közé tartoznak az anyagok mechanikai, optikai, kémiai és termikus tulajdonságainak fejlesztésére irányuló sikeres erőfeszítések. A digitális fényszintézis (DLS) az egyik legújabb fejlesztés ezen a területen.

Tudjon meg többet a DLS-ről, más néven a folyamatos folyékony határfelületi gyártásról (CLIP, Continuous Liquid Interface Production) az Anyagtudomány az additív gyártásban című videósorozatunkban. Kattintson ide a videó megtekintéséhez!

Mik azok a kettős keményítésű gyanták?

A kaliforniai székhelyű Carbon, Inc. nemcsak a DLS-eljárást fejlesztette ki, hanem úttörő szerepet játszott a kétkomponensű gyantarendszer kifejlesztésében is.

A gyantarendszer "A" és "B" részét kezdetben előre meghatározott keverési arányban keverik össze, és a DLS során ultraibolya (UV) kikeményítéssel érik el méretstabilitásukat. Végső mechanikai tulajdonságaikat azonban a konvekciós kemencében történő szekvenciális termikus kikeményítéssel érik el" [1]

Bár ez a kettős kikeményítési mechanizmus az anyagok széles körét teszi alkalmassá a DLS-re, a teljes feldolgozási időt megnöveli a konvekciós kemencében történő további kikeményítés, amely több órát is igénybe vehet a teljes kikeményedés eléréséhez.

Az AM fotopolimerek kihívása

A fotopolimerek legnagyobb kihívása a ridegségük. Az anyagok csak akkor érik el a gyártási szabvány státuszát, ha a rendkívül konzisztens és reprodukálható tulajdonságok, valamint a folyamatstabilitás garantált. "A kettős kikeményítésű rendszerek esetében a termikus kikeményítés és így a hőmérséklet döntő tényező. A megnövekedett hőmérséklet következményeiről azonban eddig keveset tudunk, például a DLS során a radikális fotopolimerizáció által okozott erős exoterm reakcióhő vagy a magasabb szobahőmérséklet miatt." [1]

Kutatási kérdés és célkitűzések

A "A hőmérséklet hatásának vizsgálata a Rigid Polyurethane 70 (RPU 70) uretán-metakrilát kettős keményítésű gyantára digitális fényszintézis (DLS) esetén" című kutatási cikket J. Bachmann, E. Gleis, G. Fruhmann, J. Riedelbauch, S. Schmölzer és O. Hinrichsen írta. Célja, hogy "jellemezze a hőmérséklet hatását egy kettős keményítésű gyantára [...] és mélyebb megértést nyújtson az RPU 70 kémiai reakciómechanizmusáról a kettős keményítési folyamatban" [1]

A teljes tanulmány itt érhető el: https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101677

A teljes reakció és a termikus konverzió nyomon követése Photo-DSC-vel

"A folyékony gyanta elasztomerré történő termikus átalakulását viszkozitásméréssel, Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiával (FT-IR), differenciál pásztázó kalorimetriával (DSC ) és foto-DSC-vel elemezték." [1]

A NETZSCH Photo-DSC 204 F1 Phoenix® készülékkel végzett elemzés volt a leghatékonyabb módszer a termikus átalakulás nyomon követésére, valamint az UV-reaktív gyanták optimális expozíciós idejének és expozíciós intenzitásának meghatározására.

A Photo-DSC tehát alkalmas a kettős keményítésű gyanták teljes fotopolimerizációs folyamatának DLS-ben történő nyomon követésére, és ezen felül a termikus utóérlelés kimutatására.

Source:

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

INGYENES e-könyv

Termikus analízis és reológia a polimer additív gyártásban

Fedezze fel az AM játékváltoztató képességeinek titkait! Újonnan megjelent e-könyvünk mélyen az AM szívébe hatol, és feltárja a megbízható anyagjellemzési technikák, különösen a termikus analízis és a reológia erejét.