さまざまな樹脂材料の多波長光硬化3Dプリント

さまざまな樹脂材料の多波長光硬化3Dプリント
寄稿者: 何耀瑶 張航

光硬化の分野では、ウィスコンシン大学マディソン校の科学者たちが、可視光モードと紫外線モードの両方を備え、さまざまな感光性樹脂材料を同時に印刷できる新しい3Dプリンターを開発しました。

この方法では、マルチマテリアルステレオリソグラフィー空間制御 (MASC) 技術を使用して、積層造形プロセス中にさまざまな材料の化学組成に応じて異なる光源波長を選択します。多成分感光性顔料には、対応するフリーラジカルおよびカチオン開始剤を含むアクリレートおよびエポキシドベースのモノマーが含まれます。長波長(可視光)照射下では、アクリレート成分の優先的な硬化が観察されました。組み込まれたアクリレートとエポキシド成分の組み合わせは、短波長 (UV) 照射下で優先的に硬化します。これにより、柔らかいハイドロゲルやオルガノゲルとは対照的に、硬いエポキシネットワークを含むマルチマテリアルコンポーネントの製造が可能になります。 MASC 配合の変化により、印刷されたサンプルの機械的特性は大幅に変化しました。さまざまな MASC レシピを使用して印刷されたサンプルは、空間的に制御された化学的不均一性、機械的異方性、および空間的に制御された膨張を示します。図1はBA-1 MASC配合を使用して印刷されたサンプルの圧縮試験ひずみグラフを示し、表1は感光性樹脂配合を示しています。



図1 設計図、印刷モデル、代表応力

表1 感光性樹脂配合


実際には、研究者たちは2台のプロジェクターから同時に液体原料の入った容器に光を照射し、プラットフォーム上で原料を一層ずつ積み上げていった。 1 つのレイヤーが構築されると、ビルド プラットフォームが上に移動し、次のレイヤーが構築されます。研究者が直面している主なハードルは、出発物質の化学的性質を最適化することです。彼らはまず、1 つのバレル内の 2 つのモノマーの性能を検討しました。また、各層内の硬い材料と柔らかい材料がほぼ同じ時間で乾燥するように、モノマーの硬化時間が同様になるようにする必要もありました。適切な化学反応により、研究者は紫外線や可視光を使用して、印刷された物体内の各モノマーがどこで固まるかを正確に判断できるようになりました。

参考文献:
JJ Schwartz、AJ Boydston。マルチマテリアル光電子空間制御3Dおよび4Dプリンティング[J]。Nature Communications、2019、10:791。

寄稿者: He Yaoyao、Zhang Hang 寄稿部署: 機械製造システム工学国家重点研究室
マルチウェーブ、波長、光硬化、光硬化、硬化

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