Вплив параметрів адитивного виробництва на властивості виробів з фотополімеру

Abstract

Мета роботи – дослідження впливу параметрів адитивного виробництва та тривалості постобробки на властивості готових виробів на основі акрилових полімерів. Визначали основні фізико-механічні властивості дослідних зразків – міцність та відносне видовження при розриві за ISO 527-2:2012, ударну в’язкість за ISO 179-1:2010, твердість за шкалою Шор Д за ISO 2039-1:2001, модуль пружності при згині за ISO 178:2010, а також густину за ISO 1183-1:2019 в рідкому та твердому станах. Досліджено вплив параметрів адитивного виробництва методом стереолітографії для фотополімерних олігомерів. Показано вплив параметрів адитивного виробництва та постобробки на механічні властивості. Оцінено властивості зразків, одержаних адитивним виробництвом в порівнянні зі зразками, отвердженими у формі. Виявлено, що здійснення додаткового експонування в УФ випромінюванні може збільшити міцність при розриві в 2-3 рази в залежності від тривалості обробки. Здійснення постобробки є необхідною умовою для забезпечення рівня механічних властивостей, придатного для утворення функціональних виробів. Збільшення тривалості засвічування у камері 3D принтеру приводить до зростання міцності при розриві в 2 рази, але знижує загальну швидкість процесу адитивного виробництва. Ударна міцність готових виробів збільшується зі збільшенням тривалості засвічування шару та суттєво зростає при збільшенні тривалості постобробки. Досліджено особливості зміни механічних властивостей фотополімеру в залежності від умов адитивного виробництва дослідних зразків. В залежності від застосовуваних параметрів адитивного виробництва можна отримувати вироби, що володіють функціональними властивостями. Параметри постобробки визначають комплекс механічних властивостей готового виробу. Відпрацьовано технологічні режими адитивного виробництва виробів на основі фотополімерної смоли. Встановлено раціональні параметри 3D друку акрилового фотополімеру.

Цель работы – исследование влияния параметров аддитивного производства и продолжительности постобработки на свойства готовых изделий на основе акриловых полимеров. Определяли основные физико-механические свойства опытных образцов – прочность и относительное удлинение при разрыве по ISO 527-2:2012, ударную вязкость по ISO 179-1:2010, твердость по шкале Шор Д по ISO 2039-1:2001, модуль упругости при изгибе по ISO 178:2010, а также плотность по ISO 1183-1:2019 в жидком и твердом состояниях. Исследовано влияние параметров аддитивного производства методом стереолитографии для фотополимерных олигомеров. Показано влияние параметров аддитивного производства и постобработки на механические свойства. Оценены свойства образцов, полученных аддитивным производством по сравнению с образцами, отвержденными в форме. Выявлено, что осуществление дополнительного экспонирования в УФ излучении может увеличить прочность при разрыве в 2-3 раза в зависимости от длительности обработки. Осуществление постобработки является необходимым условием обеспечения уровня механических свойств, пригодного для образования функциональных изделий. Увеличение продолжительности засветки в камере 3D принтера приводит к росту прочности при разрыве в 2 раза, но снижает общую скорость процесса аддитивного производства. Ударная прочность готовых изделий увеличивается при увеличении продолжительности засветки слоя и существенно возрастает при увеличении продолжительности постобработки. Исследованы особенности изменения механических свойств фотополимера в зависимости от условий аддитивного производства опытных образцов. В зависимости от применяемых параметров аддитивного производства можно получать изделия, обладающие функциональными свойствами. Параметры постобработки определяют комплекс механических свойств готового изделия. Отработаны технологические режимы производства изделий на основе фотополимерной смолы. Установлены оптимальные параметры 3D печати акрилового фотополимера.

Study of the influence of additive manufacturing parameters and post forming operations on complex mechanical properties of the articles formed from UV curable acrylic oligomer. Determination of physical and mechanical properties of standard samples which was formed by additive manufacturing technics from UV curable polymer. Tensile strength and relative elongation at brake according to ISO 527-2:2012, impact strength according to: ISO 179-1:2010. Durometer hardness according to:ISO 2039-1:2001. Bending modulus according to: ISO 178:2010. Density according to: ISO 1183-1:2019. Additive manufacturing parameters for stereolithography process was studied for liquid UV curable acrylic oligomer. Study was focused on influence of forming settings and post forming treatment of complex mechanical properties of final articles which was shaped as standard testing samples. Properties of additive manufactured samples was compared with the properties of samples which was cured by UV light is bulk inside shaped cavity with the same geometrical dimensions. Correct post forming treatment results in up to 2 – 3 times increase in tensile strength. Post forming treatment is necessary for achieving functional level of mechanical properties, comparable to the properties of typical industrial polymers. Study of influence of UV light exposure during additive manufacturing shows double fold increase in tensile strength but reduce overall forming speed. Impact strength increase with increasing exposure time and significantly increase with duration of post forming treatment. Post treatment operations with correct parameters can result in forming articles with level of properties sufficient for functional applications. Study was focused on mechanical properties of UV curable polymer in dependence from forming parameters of additive manufacturing process and post treatment operations. Application of correct post forming setting can lead to material properties with valuable for functional applications. Optimal parameters for additive manufacturing process based on UV curable resin and LCD exposure technology was investigated. Forming and post forming parameters significantly influence complex mechanical properties of formed articles.