пн. - пт. 09:00-19:00
+7 (495) 374 80 90
Регионы РФ: 8 (800) 500 87 76
info@1-office.ru

Уважаемые покупатели!

Во исполнение Указа Президента РФ от 25.03.2020 №207 наша компания не работает на выдачу товаров с 28.03.2020 по 05.04.2020.

Отдел продаж продолжает обрабатывать заказы удаленно по телефону с 9 до 19 (пн-чт) и с 9 до 18 (пт) часов по Москве. Также, вы можете оформить заказ на сайте круглосуточно, и наши менеджеры свяжутся с вами.

Фотополимерные смолы и их виды

Фотополимерные смолы и их виды

Вторые по популярности технологии после метода послойного наплавления (FDM или FFF) являются лазерная стереолитография (SLA) и проекторная стереолитография (DLP). Обе эти технологии используют в качестве расходного материала фотополимерные смолы.

Рассмотрим каждую немного подробнее.

Лазерная стереолитография (SLA)

Данная технология появилась в 1984 году. Разработал ее Чарльз Холл, который впоследствии стал основателем компании 3D Systems. В основе технологии используются лазерные излучатели, которые служат отвердителями фотополимерной смолы.

Основные этапы печати SLA-принтера:

  1. Типичный SLA-принтер состоит из кюветы с расходным материалом, сидящей под рабочей платформой, приводимой в вертикальное движение подъемно-опускающим механизмом. В движение может приводиться сама кювета – важно лишь относительное перемещение платформы и контейнера.

  2. Над кюветой располагается лазерный излучатель и зеркальная система отклонения лазерного луча.

  3. В процессе печати платформа погружается в расходный материал на толщину одного слоя цифровой модели.

  4. Так как фотополимерные смолы могут быть достаточно густыми, для ускорения процесса зачастую применяется выравнивающий механизм. После выравнивания начинается процесс засветки материала.

  5. Засветка производится лазерным облучением. Большинство фотополимерных смол рассчитаны на застывание (полимеризацию) при воздействии ультрафиолетового света, что определяет выбор частоты лазерного излучения. Движение луча по осям X и Y определяется работой отклоняющих зеркал.

  6. После завершения вычерчивания слоя, платформа погружается в материал на толщину еще одного слоя, и процесс повторяется с вычерчиванием следующего слоя цифровой модели.

Достоинства лазерной стереолитографии:

  • Высочайшая точность послойного построения модели

  • Низкая отходность, так как остатки смолы по завершению печати можно слить из кюветы и использовать повторно

  • Превосходное качество поверхности готового изделия, большой выбор цветовых решений и степени прозрачности

Недостатки данной технологии:

  • Печать занимает достаточно большое количество времени

  • Невозможность создания объектов больших размеров

  • Достаточно высокая цена устройств

Несмотря на успех этой технологии, более перспективным, хотя и весьма схожим методом, считается проекторная стереолитография.

Проекторная стереолитография (DLP)

В отличие от лазерной стереолитографии, в проекторной стереолитографии используются цифровые светодиодные проекторы для засветки слоев. Метод обрел популярность за счет развития технологии производства недорогих цифровых проекторов с высоким разрешением от компании Texas Instruments.

Засветка слоев производится с помощью цифрового проектора, высвечивающего шаблоны целого слоя, что и отличает этот метод от SLA, где «картинка» вырисовывается поступательно с помощью ультрафиолетового лазера.

Достоинства данной системы:

  • Одновременная засветка целого слоя с помощью проекторов позволяет значительно ускорить процесс печати даже по сравнению с SLA-принтерами.

  • Проекторные принтеры более устойчивы к механическому воздействию ввиду отсутствия деликатных зеркальных систем.

  • Размер моделей по высоте не ограничивается глубиной кюветы, что благоприятно сказывается на габаритах принтера и на возможности увеличения зоны построения.

Фотополимеры.

Рассмотрим разновидности расходных материалов для стереолитографии. Ими являются фотополимерные смолы – жидкие полимеры, меняющие свое состояние с жидкое на твердое под воздействием ультрафиолета, лазера или светодиода.

Фотополимеры применяются при изготовлении деталей, приборных панелей, корпусов, протезов в стоматологии, печатей и штампов. При этом данные расходные материалы позволяют создавать изделия, отличающиеся гладкой поверхностью.

Преимущества фотополимерных смол:

  • При печати смолы имеют слой с самой низкой толщиной и высоким разрешением;

  • Отсутствует необходимость в финишной обработке изделия;

  • Большое разнообразие составов и свойств фотополимеров;

  • Низкий расход материала;

  • Хорошая влагостойкость;

  • Устойчивость к воздействию солнечных лучей.

Физические свойства смол после полимеризации могут кардинально отличаться. По жесткости полимеры могут быть от твердых, напоминающих ABS-пластик до гибких и эластичных, напоминающие резину. Доступен чрезвычайно большой выбор цветов с разной степенью прозрачности. Консистенция смол и время засветки также варьируются. Поэтому при выборе принтера стоит учитывать и ассортимент совместимых материалов. В большинстве случаев фотополимеры разрабатываются под конкретные установки самим производителем, причиной тому служат технологические особенности конкретных установок (время засветки, скорость печати и пр.).

Немаловажным аспектом, на который стоит обращать внимание при выборе материала, это его токсичность. Существуют как довольно токсичные варианты, так и биологически безопасные.

Виды фотополимерных смол

Большое разнообразие фотополимерных смол можно объединить на несколько основных блоков по сфере использования:

  • Стандартные смолы используются для прототипирования, арт-объектов, создания концептов

  • Стоматологические и медицинские смолы, отличающиеся своими биосвойствами и отсутствием токсичности

  • Инженерные смолы, с определенными механическими и температурными свойствами

  • Литьевые смолы имеют нулевой показатель зольности после выжигания

Стандартные смолы

  • Стандартная смола.

Изделия из стандартных смол обладают высокой жесткостью, высоким разрешением и гладкой поверхностью. Низкая стоимость делает их идеальными для прототипирования.

Цвет фотополимера так же влияет на его свойства. Например, серая смола лучше подходит для моделей с мелкими деталями, а белая смола - для деталей, которые требуют очень гладкой поверхности.

Недостатками данного вида являются хрупкость, низкая ударная вязкость и низкая температура тепловой деформации.

  • Прозрачная смола.

По своим механическим свойствам прозрачная смола схожа со стандартной смолой. Ее особенность в том, что после пост-обработки изделия обретают оптическую прозрачность.

В промышленности данный фотополимер используется для изготовления корпусов светильников и окошек для светодиодов, устройств с жидкостью внутри, а также корпусов демонстрации внутренних частей устройства.

Тем не менее оптическая прозрачность может изменяться со временем, если деталь подвергается воздействию ультрафиолетового излучения (солнечного света).

Стоматологические и медицинские смолы

  • Фотополимерная смола для медицинских приборов (биосовместимость класса I)

Биосовместимость смолы класса I, говорит о том, что они пригодны для изготовления медицинского оборудования для краткосрочного использования. Например, для изготовления хирургических шаблонов. Детали, напечатанные на этой смоле, можно стерилизовать паром в автоклаве для непосредственного использования в операционной.

Принципы, которые должны соблюдаться изделиями из смолы биосовместимости класса I:

  • неинвазивные устройства, которые контактируют с неповрежденной кожей

  • приспособления для временного применения или кратковременного использования в ротовой полости или ушном канале или в полости носа

  • многоразовые хирургические инструменты

Конечно, изделия, созданные из таких смол, отличаются чрезвычайной точностью, но имеют свойство разрушаться и изнашиваться со временем.

  • Стоматологическая долгосрочная биосовместимая смола (биосовместимость класса IIa)

Эти смолы специально разработаны для долгосрочных стоматологических приспособлений. Биосовместимые смолы класса IIa могут контактировать с организмом человека до года.

Высокая устойчивость к разрушению и износу делают данную смолу идеальным вариантом для изготовления жестких шплинтов или фиксаторов.

Принципы, которые должны соблюдаться изделиями из смолы биосовместимости класса IIa:

  • устройства, которые вступают в контакт с биологическими жидкостями или открытыми ранами

  • устройства, используемые для введения веществ в организм человека или удаления веществ и из него

  • инвазивные краткосрочные устройства, такие как инвазивные хирургические элементы

  • долговременные имплантируемые устройства, помещенные в зубы

Инженерные смолы

Инженерные смолы предоставляют инженерам широкий выбор свойств материалов для создания прототипов, тестовых моделей и функциональных частей.

  • Твердая смола

Твердая смола разработана для моделей, которые могут выдерживать большие нагрузки и сильную деформацию. Детали, напечатанные из жесткой смолы, имеют предел прочности при растяжении (55,7 МПа) и модуль упругости (2,7 ГПа), что сопоставимо с пластиком ABS.

В основном, такие смолы подходят для создания деталей механических узлов, соединений, защелкивающихся частей.

  • Усиленная смола

Особенностью данных смол является гибкость наравне с износостойкостью с механическими свойствами, аналогичными полипропилену (ПП).

Прочная смола может использоваться для деталей, которые требуют высокой гибкости (высокого удлинения при разрыве), низкого трения и гладкой поверхности. Прочная смола особенно подходит для создания прототипов потребительских товаров, креплений, шаровых шарниров и подвижных частей с низким коэффициентом трения.

Недостатками как прочной смолы, так и твердой смолы являются низкая температура тепловой деформации, а также то, что они не подходят для изготовления деталей со стенками менее 1 мм толщиной.

  • Термостойкая смола

Термостойкая смола идеально подходит для деталей, которые требуют высокой термостойкости и работают при высоких температурах.

Эти смолы имеют температуру тепловой деформации от 200°C до 300°C и идеально подходят для изготовления термостойких светильников, прототипов пресс-форм, оборудования для подачи горячего воздуха и жидкости, а также инструментов для литья и термоформования.

Также как и в двух предыдущих видах, термостойкие смолы не подходят для изготовления деталей, толщина стенок которых менее 1 мм.

  • Гибкая смола

Гибкие фотополимерные смолы схожи с резиной, применяются в случаях, когда нужны ее свойства.

  • Керамическая смола

Керамические смолы создаются путем усиления твердых смол за счет стекла или других керамических частиц, в результате чего получаются очень жесткие детали с гладкой поверхностью.

Керамические смолы обладают хорошей термостойкостью и теплоустойчивостью (температура тепловой деформации HDT при 0,45 МПа составляет 88 °C). Они имеют высокий модуль упругости и более низкий коэффициент текучести (более высокое сопротивление деформации с течением времени) по сравнению с другими смолами, но являются более хрупкими, чем жесткая и прочная смолы.

Твердая смола также подходит для моделей с тонкими стенками и мелкими деталями (рекомендуемая минимальная толщина стенок составляет 100 мкм).

Идеально подходит для пресс-форм и оснастки, зажимных приспособлений, коллекторов, фиксаторов, корпусов для электрических и автомобильных приспособлений.

Литьевые смолы

Литьевые (выжигаемые) смолы предназначены для печати моделей с мелкой детализацией и гладкой поверхностью, такие смолы выгорают, не оставляя пепла или других остатков.

Литьевая смола позволяет получить готовое изделие непосредственно от дизайна до прецизионного литья с помощью лишь одной 3D-печатной детали. Она подходит для изготовления ювелирных изделий и литьевых форм.

Особенности хранения и обращения

Фотополимерные материалы следует грамотно хранить, избегая их засветки, то есть частичной полимеризации. Для этого подходят прохладные и затемненные места. При работе с полимерами нужно использовать защитные очки и перчатки. Даже если сами фотополимеры вредных веществ не выделяют, опасность скрывается в процессе их промывания с применением растворителей, оказывающих негативное воздействие на наше здоровье.

На этом обзор фотополимеров можно закончить. Для выбора подходящего расходного материала под Ваши задачи переходите в категорию «Полиграфическое оборудование > 3D оборудование > Расходные материалы», при возникновении вопросов, Вы всегда можете обратиться к нашим консультантам.