多倫多大學(xué)研究人員在SLA 3D打印中測試短纖維復(fù)合材料

來源:3D打印商情

3D打印仍然是相對未知的，隨著我們尋找最實(shí)惠、最堅(jiān)固、最耐用的材料和部件，有關(guān)機(jī)械性能的問題仍然比比皆是?，F(xiàn)在，研究人員在多倫多大學(xué)正在研究短纖維復(fù)合材料在SLA 3D打印中的選擇。他們的發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在由化學(xué)工程與應(yīng)用化學(xué)論文學(xué)生Ignace(Joe)brada撰寫的“倒置立體光刻法制造的短纖維復(fù)合材料的機(jī)械分析”上。

brada認(rèn)識到，由于缺乏力學(xué)性能，許多3D打印部件不適合承載應(yīng)用。為了改進(jìn)這一問題，他將玻璃纖維與丙烯酸樹脂結(jié)合用于SLA打印。brada在提高彈性模量方面取得了成功，但對其他方面提出了挑戰(zhàn)。他選擇SLA 3D打印，因?yàn)橹谱鲝?qiáng)大的原型有很多好處，盡管還有其他問題，比如填充罐體所需的樹脂量(與罐體的體積相對應(yīng))，這可能很麻煩。也不方便是需要傾倒周圍的樹脂，以擺脫部分固化的材料。

一種立體光刻系統(tǒng)的常規(guī)裝置：1)清掃器2)原型3)樹脂4)建造平臺5)電梯6)樹脂罐7)激光束8.XY反射鏡9)透鏡10)UV激光器

一個島系統(tǒng)的設(shè)置。(1)原型2)腳手架和支架3)樹脂4)搭建平臺5)紫外激光鏡7)XY掃描鏡8)透明樹脂罐底9)樹脂罐

“為了吸引更多的消費(fèi)者，一臺占地面積小、基本的電源電壓要求較低的SLA機(jī)器是最好的選擇，”brada說。

使用反向SLA，系統(tǒng)從底部治療。零件倒置在搭建平臺上，由于沒有粘性樹脂，所以必須打印支撐結(jié)構(gòu)，這樣樣品才不會移動。這，這個，那，那個表格2是Isla 3D打印機(jī)的一個很好的例子，它允許流暢的工作流程。

模板開發(fā)了一種大型材料管道，每種樹脂具有不同的顏色、力學(xué)性能和應(yīng)用。雖然剛性樹脂中確實(shí)含有玻璃顆粒，但作者認(rèn)為它保持了各向同性，但仍然限制了所需的力學(xué)性能。

“表格2并不是唯一可用的Isla打印機(jī)，”作者說。然而，與其他競爭對手(諾貝爾系列的XYZ打印，Peopoly Moai，Asigo Pica 2)相比，表格2提供了最高的XY分辨率(140米)，并且是唯一包含擦除機(jī)制的Isla打印機(jī)。

在研究復(fù)合材料是否能有效地用于SLA打印時，研究的重點(diǎn)是其固有的力學(xué)性能。目前，這類材料被用于制造航空、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域的部件。“復(fù)合材料的性能可以定制，以適應(yīng)應(yīng)用，”brada聲明?！袄?，玻璃纖維是一種與玻璃纖維結(jié)合的樹脂。玻璃纖維將表現(xiàn)出纖維和基體樹脂的性能。通過改變成分的數(shù)量，玻璃纖維的力學(xué)性能可以為特定的應(yīng)用量而量身定做。纖維的取向和長度也會影響力學(xué)行為。”

BRADA由于其高強(qiáng)度和高模量，以及優(yōu)異的粘接性能，選擇了短玻璃纖維作為樹脂增強(qiáng)材料。它們有多種尺寸可供用戶根據(jù)附著力要求進(jìn)行涂布。

“最重要的是，玻璃纖維不會干擾紫外激光的強(qiáng)度，”作者說。激光仍能穿過纖維，使周圍的樹脂得以固化。brada的目標(biāo)是創(chuàng)造出具有“優(yōu)越的機(jī)械性能”的3D打印樣品。他認(rèn)為這種研究是新穎的，以前沒有嘗試過用短玻璃纖維來進(jìn)行這種研究。然后對樣本在Isla工作流中的性能進(jìn)行了分析。纖維的流動和打印的幾何形狀是一個焦點(diǎn)。

雖然纖維可以成功地混入樹脂槽中，但brada發(fā)現(xiàn)，流動梯度通常提供纖維的“非理想”取向。這意味著此類3D打印的應(yīng)用可能受到限制：“樹脂加速向最近的邊界打印，這將導(dǎo)致纖維對齊方向的流動。這通常是橫越寬的高寬比構(gòu)件，并導(dǎo)致橫向纖維取向，這將不會顯著增加試件沿構(gòu)件主軸的彈性模量。”brada總結(jié)道。

“未來與艾拉島的工作應(yīng)繼續(xù)探索流動誘導(dǎo)的方向和概念化新的想法，以改變樹脂的運(yùn)動。為了獲得縱向排列的光纖，需要通道流。使用具有更開放源代碼功能的Isla打印機(jī)可能更好。”

來源:3D打印商情