
04.12.2020 by Milena Riedl
Onderzoek naar dubbelhardende harsen voor digitale lichtsynthese (DLS) met de Photo-DSC 204 F1 Phoenix®
Fotopolymeren die gebruikt worden in de Additive Manufacturing technologie Digital Light Synthesis (DLS) zijn uitdagende materialen. Tot nu toe is er weinig bekend over de gevolgen van hogere temperaturen, bijvoorbeeld door hogere kamertemperaturen. In een onderzoeksartikel wordt de invloed van temperaturen op dergelijke dubbel uithardende harsen onderzocht en wordt vastgesteld dat de foto-DSC het meest effectief is voor het volgen van de thermische conversie en voor Identify optimale belichtingstijden.
Het gebruik van fotopolymeren voor Additive Manufacturing (AM) technologie Vat Fotopolymerisatie (VP) is de afgelopen jaren toegenomen. Redenen voor deze toename zijn onder andere de succesvolle inspanningen om de mechanische, optische, chemische en thermische eigenschappen van materialen te verbeteren. Digitale lichtsynthese (DLS) is een van de meest recente ontwikkelingen op dit gebied.
Leer meer over DLS, ook bekend als Continuous Liquid Interface Production (CLIP), in onze videoserie Material Science in Additive Manufacturing. Klik hier om naar de video te gaan!
Wat zijn dubbel uithardende harsen?
Het in Californië gevestigde bedrijf Carbon, Inc. ontwikkelde niet alleen het DLS-proces, maar pionierde ook met een tweedelig harssysteem.
Deel A en deel B van het harssysteem "worden aanvankelijk gemengd in een vooraf bepaalde mengverhouding en bereiken hun dimensionale stabiliteit door ultraviolet (UV) uitharden tijdens DLS. Hun uiteindelijke mechanische eigenschappen worden echter bereikt door de opeenvolgende thermische uitharding in een convectieoven." [1]
Hoewel dit dubbele uithardingsmechanisme een breed scala aan materialen geschikt maakt voor DLS, wordt de totale verwerkingstijd verlengd door extra uitharding in de convectieoven die enkele uren kan duren om volledige uitharding te bereiken.
De uitdaging van AM fotopolymeren
De grootste uitdaging van fotopolymeren is hun brosheid. Materialen bereiken alleen de status van productiestandaard als zeer consistente en reproduceerbare eigenschappen en processtabiliteit gegarandeerd zijn. "Thermische uitharding en dus de temperatuur is een beslissende factor voor duale uithardingssystemen. Tot nu toe is er echter weinig bekend over de gevolgen van hogere temperaturen, bijvoorbeeld door de sterke exotherme reactiewarmte veroorzaakt door de radicale fotopolymerisatie tijdens DLS of hogere kamertemperaturen." [1]
Onderzoeksvraag en -doelstellingen
Het onderzoeksartikel "Investigation of the temperature influence on the dual curing urethane-methacrylaat resin Rigid Polyurethane 70 (RPU 70) in digital light synthesis (DLS)" is geschreven door J. Bachmann, E. Gleis, G. Fruhmann, J. Riedelbauch, S. Schmölzer en O. Hinrichsen. Het doel is om "de invloed van temperatuur op een hars met dubbele uitharding te karakteriseren [...] en een beter begrip te krijgen van het chemische reactiemechanisme van de RPU 70 in het proces van dubbele uitharding" [1]
De volledige paper is hier beschikbaar: https://doi.org/10.1016/j.addma.2020.101677
De volledige reactie en de thermische omzetting volgen met foto-DSC
"De thermische omzetting van de vloeibare hars in een elastomeer werd geanalyseerd met viscositeitsmetingen, Fourier-transform infrarood spectroscopie (FT-IR), differential scanning calorimetrie (DSC) en Photo-DSC." [1]
De analyse met de NETZSCH Photo-DSC 204 F1 Phoenix® was de meest effectieve methode voor het volgen van de thermische conversie en voor Identify optimale belichtingstijden en belichtingsintensiteit voor UV-reactieve harsen.
De Photo-DSC is daarom geschikt om het volledige fotopolymerisatieproces van dubbelhardende harsen in DLS te volgen en bovendien thermische nabehandeling te detecteren.
Bron:

GRATIS E-Boek
Thermische analyse en reologie in polymeeradditiefproductie
Ontdek de geheimen achter de baanbrekende mogelijkheden van AM! Ons nieuwe ebook duikt diep in het hart van AM en onthult de kracht van betrouwbare materiaalkarakterisatietechnieken, met name thermische analyse en reologie.