Проблеми лиття 3D моделей із світлозатверджуваних полімерів

А тут можна побачити, як працює SLA DLP принтер.

В ювелірних 3D принтерах, як основний і єдиний матеріал для створення моделі, і підтримки до неї, використовуються світлозатверджувані полімери на основі поліакрилатів і полістиролу.

Досить шкідлива штука: дихати цією справою, купатися і куштувати на смак вкрай не рекомендується. Порада всім, хто працює з подібними матеріалами - обов'язково використовуйте гумові рукавички, намагайтеся провітрювати приміщення, або працюйте під тягою. Інакше постійний головний біль увійдуть у звичку.

Таких світлозатверджуваних полімерів сьогодні створено вже дуже багато різних цілей виробництва. Надруковані моделі можна використовувати як майстер-модель для подальшого формування в гумі, і як заміну восковці для виливки з металу, і навіть як вставку в ювелірні вироби. Деякі з них дуже красиво виглядають та мають цікаві кольори. Але є у всьому цьому ложечка дьогтю. Тож які проблеми виникають із цими полімерами? Давайте розумітися.

1. Проблема вирізування 3D моделей із гумової форми.

Якщо ви друкуєте звичайну пластикову модель як майстер-модель - для того, щоб згодом зняти з неї гумову форму, доведеться використовувати тільки холодну гуму. Якщо ви помістите модель у гарячу гуму під прес, то від моделі мало залишиться. Фактично тоді пластик моделі намертво прилипне до гумової форми, і його неможливо буде потім видалити.

Для вирішення цієї проблеми:

використовують спеціальний полімер, який містить у собі керамічну пудру, а моделі мають високу міцність. Їх можна навіть полірувати та формувати у гарячій гумі. Назви таких полімерів можуть відрізнятися в різних виробників. Дивітьсяна сайті Envisiontec
використовують двокомпонентну рідку гуму, яку необхідно ще вакуумувати. А самі моделі обробляють спеціальним спреєм, щоби вони не прилипали.

Зрозуміло, все це дуже легко і просто лише на словах, але на практиці виявляється, що є нюанси. Але ще більше нюансів є у разі випалювання полімеру у печі, і тут ми переходимо до другої проблеми.

2. Проблеми лиття за моделями, що виплавляються.

Якщо у випадку з формуванням у гумі більш-менш просто, то у випадку з випалюванням полімеру в печі завжди залишалася купа питань. Ще в той час, коли я тільки-но починав освоювати 3D друк, всі бігали і питали один у одного: а у тебе витоплюється цей полімер? Ні? У мене теж - ні Хоча виробник бив себе п'ятою в груди і гарантував, що все відмінно відливається, і жодних проблем взагалі. Але потім вони випускали новий полімер, казали, що старий все-таки був ще не дуже, а ось новий вже цього разу ну точно відливається добре. Зокрема, у Envisiontec я знаю таких полімерів аж три штуки. Останній EC500 для їхньої машини Aureus(R). (Але насправді, будь-який полімер можна використовувати на будь-якому подібному 3D принтері. Основна проблема - це дістати :))

Світлозатверджуваний матеріал містить у своєму складі безліч компонентів, один з яких аналог звичайного воску, а другий сам каркас для полімеризації. Зміст цих компонентів підбирається таким чином, щоб, з одного боку, DLP проектор зміг засвітити шар цього полімеру, укладаючись в обмежені часові рамки експозиції шару, а з іншого - надрукована 3D модель повинна виплавитися з формомаси повністю, не залишаючи ні краплі золи. Але, якщо поставити полімерні моделі на одну ялинку із звичайними восковимимоделями, зазвичай з'являються досить великі пори на поверхні металу після лиття, а деякі тонкі крапани зовсім не проливаються.

У чому може бути причина і як вирішуються проблеми лиття?

Як я вже сказав, наявність декількох компонентів у складі полімеру призводить до певної зольності після згоряння моделі печі. Виробник радить використовувати спеціальний режим прокалювання, і спеціальну формомасу для таких полімерів. Зазвичай такий режим прокалювання відрізняється від стандартного, і зовсім не щадить опоку.
Після 3D друку моделі зазвичай промивають в ізопропіловому спирті або будь-якому іншому полярному розчиннику, видаляючи таким чином зайвий матеріал. Але на поверхні моделі залишається тонкий, пористий шар недополімеризованого матеріалу. При поміщенні такої моделі в рідку формомасу спирт із поверхневого шару вступає в екзотермічну реакцію з водою, утворюючи щось на кшталт гелю з гіпсу і полімеру. Цей гель починає кипіти ще до того, як почне плавитися основна маса моделі в процесі прожарювання, вибиваючи шматочки поверхневого шару формомаси, і з'являється шорстка або пориста поверхня при литті. Тому обов'язково необхідно мати спеціальну УФ лампу (камеру), щоб остаточно «запікати» там вирощені моделі, полімеризуючи поверхневий шар. Однак і цього може бути недостатньо. Модель доводиться ще й сушити, щоб видалити залишки спирту із поверхневого шару. Модель повинна бути абсолютно суха, тверда і не прилипати до пальців.
Найчастіше полімери для 3D принтерів мають дуже обмежений термін зберігання (3-5 місяців). Не рекомендується закуповувати банки з полімером про запас на кілька років. Якщо ви помітили, що моделі почали відвалюватись від платформи, з'явилися зрушення, або якісь незрозуміліплівки на поверхні моделі, доводиться збільшувати час експозиції шару - міняйте полімер. Нічого хорошого з нього не вийде. Також ці полімери дуже чутливі до перепадів температури. Рекомендується зберігати полімер тільки за кімнатної температури, бажано, не вище 23 градусів.