Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie unter Verwendung von SLA-Harz ist es gängige Praxis geworden, einen 3D-Drucker zum Bau einer Urmodellform aus UV-Harz bei der Herstellung von Silikonformen zu verwenden. Wenn jedoch Additionsvernetzende Silikone mit UV-Harzmodellen in Kontakt kommen, die nicht vollständig durch UV-Licht ausgehärtet sind, kann der Aushärtungsprozess gehemmt werden. Dieser Artikel bietet eine Lösung für die Hemmung der Aushärtung von Additionsvernetztem Silikon, die durch UV-Harzmodelle verursacht wird.
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Ursachenanalyse
UV-Harz ist ein gängiges Material, das im 3D-Druck verwendet wird und unter UV-Licht schnell aushärten kann. Die Analyse zeigt, dass bei mit 3D-Druck hergestellten Modellen die unvollständige Aushärtung von Phosphinoxid-Photoinitiatoren eine Platin-Katalysatorvergiftung verursachen kann, was ein weit verbreitetes Problem bei SLA-Harzmaterialien ist. Die Photoinitiatoren können jedoch durch Nachhärtungsbehandlung eliminiert werden.
UV-Harz-Aushärtungsprinzip
Im SLA (Stereolithographie)-Druckprozess wird ein Laser auf bestimmte Bereiche des Harzmaterials gerichtet, um die Aushärtung einzuleiten. Sobald dieser Schritt abgeschlossen ist, gilt das gesamte Objekt als fertiggestellt. Das gedruckte Harzobjekt ist zu diesem Zeitpunkt jedoch nicht vollständig ausgehärtet. Um dieses Phänomen zu verstehen, ist es notwendig, in das Prinzip des Übergangs vom flüssigen in den festen Zustand bei UV-Harz einzutauchen.
Das flüssige Harz besteht aus einer Mischung verschiedener freier Monomere und Photoinitiatoren. Bei Einwirkung von ultravioletter (UV) Strahlung reagieren die Photoinitiatoren und veranlassen die freien Monomere, sich zu verbinden und zu vernetzen, was zur Verfestigung führt. Dies stellt jedoch nur die anfängliche Aushärtungsphase dar, und viele Bereiche erreichen möglicherweise nicht den gewünschten Vernetzungsgrad. Daher hat die Nachhärtung einen signifikanten Einfluss auf die endgültige Leistung des gedruckten Objekts, wird aber im SLA-Druck oft übersehen.
Daher ist Additionsvernetzendes Silikon für die meisten SLA-3D-gedruckten Modelle geeignet, aber es ist entscheidend, dass die gedruckten Modelle vollständig ausgehärtet sind. Bei den meisten 3D-gedruckten UV-Harzmodellen sind sie jedoch nicht vollständig ausgehärtet, und das direkte Gießen von Additionsvernetztem Silikon führt zu einem klebrigen und ungehärteten Ergebnis. Um dieses Problem zu lösen, haben wir vier Lösungen als Referenz bereitgestellt.
1. Oberflächenbehandlung
Legen Sie das 3D-gedruckte Objekt in Isopropylalkohol (91%) oder Ethanol und lassen Sie es 10 – 15 Minuten einweichen, um alle ungehärteten Harzrückstände von der Oberfläche des Modells zu entfernen. Reinigen Sie anschließend das Modell mit einem Spülmittel- oder Seifenbad, gefolgt von einer gründlichen Spülung mit Wasser. Zum Schluss trocknen Sie das Modell an der Luft und schließen den Aushärtungsprozess durch Wärmetrocknung ab (empfohlen bei 80 – 90°C für 3 – 5 Minuten).
Bewertung: Isopropylalkohol wird verwendet, weil er die Fähigkeit besitzt, ungehärtetes Photopolymerharz abzubauen.
2. Nachhärtung
UV-Harzmodelle können bessere Aushärtungseffekte erzielen, wenn sie sowohl Wärme als auch Licht ausgesetzt werden. Tatsächlich ist Sonnenlicht auch eine brauchbare UV-Lichtquelle. Wenn Sie genügend Zeit haben, kann das Platzieren des Modells unter UV-Licht oder in direktem Sonnenlicht den Aushärtungsprozess unterstützen. Die Aushärtezeit kann je nach Modell variieren, abhängig vom Grad der Exposition gegenüber UV-Licht oder direktem Sonnenlicht in verschiedenen Bereichen des Modells. Es ist wichtig sicherzustellen, dass alle Bereiche des Modells UV-Licht oder direktem Sonnenlicht für eine vollständige Aushärtung ausgesetzt sind.
Bewertung: Die beiden oben genannten Methoden können in Kombination verwendet werden, und es ist auch möglich, die Reinigungs- und Nachhärtungsschritte 2 – 3 Mal zu wiederholen.
3. Primer
Die Methode basiert auf dem Prinzip, eine dünne und gleichmäßige Schicht Primer (wie Nitrozellulose-Primer, Klarlack auf Acrylbasis, Inhibit X usw.) auf die Oberfläche des Modells aufzutragen, entweder durch Wischen, Einweichen oder Sprühen. Nach dem Aushärten bildet der Primer einen Schutzschild über der Oberfläche, der als Barriere fungiert. Dies verhindert jegliche Wechselwirkung zwischen dem ungehärteten Photoinitiator auf dem Modell und dem Additionsvernetzten Silikon und verhindert so effektiv die Aushärtungshemmung.
Bewertung: Diese Methode ist besonders effektiv für Modelle mit komplexen Hinterschneidungen (tiefe Bereiche, ungewöhnliche Winkel), da das Aussetzen dieser vertieften Bereiche einer UV-Lichtquelle schwierig sein kann. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Methode zu geringfügigen Maßabweichungen in der Gussform führen kann.
4. Substitution
Erstellen Sie zunächst eine Silikonform mit Kondensationsvernetzenden Silikonen für das UV-Harzmodell. Wenn Ihr Projekt jedoch ein gewisses Maß an Schrumpfung zulässt, können Sie direkt Kondensationsvernetzende Silikone verwenden, um die Form herzustellen, da es nicht von der Aushärtungshemmung durch UV-Harz betroffen ist.
Gießen Sie als Nächstes das Epoxidharzmodell mit der Kondensationsvernetzten Silikonform, wodurch ein Epoxidharzmodell entsteht, das dem ursprünglichen UV-Harzmodell entspricht. Obwohl es in diesem Schritt nicht zwingend erforderlich ist, Epoxidharz zu verwenden, können Sie auch andere geeignete Materialien wählen. Es ist jedoch wichtig sicherzustellen, dass das gewählte Material den Aushärtungsprozess des Additionsvernetzten Silikons nicht behindert.
Verwenden Sie schließlich das Epoxidharzmodell als Urmodell und erstellen Sie die Silikonform mit Additionsvernetztem Silikon.
Bewertung: Kondensationsvernetzende Silikone weisen eine etwas höhere Schrumpfrate auf als Additionsvernetzende Silikone und haben eine dickere Viskosität, was den Einsatz einer Vakuumpumpe zur Entgasung während der Anwendung erfordert.
Es ist wichtig zu beachten, dass diese Lösungen nur Vorschläge sind. Die spezifische Lösung kann je nach den verwendeten Silikon- und 3D-Druckmaterialien variieren. Daher ist es notwendig, die für Ihr Projekt am besten geeignete Lösung durch tatsächliche Tests zu validieren.
