ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยีการพิมพ์ 3D ด้วยเรซิน SLA การใช้เครื่องพิมพ์ 3D เพื่อสร้างโมเดลต้นแบบจากเรซิน UV สำหรับการทำแม่พิมพ์ซิลิโคนจึงกลายเป็นวิธีที่พบได้ทั่วไป อย่างไรก็ตาม เมื่อ ยางซิลิโคนแพลตตินั่ม สัมผัสกับโมเดลเรซิน UV ที่ยังไม่ผ่านการแข็งตัวด้วยแสง UV อย่างสมบูรณ์ กระบวนการแข็งตัวของซิลิโคนอาจถูกยับยั้ง บทความนี้จะนำเสนอวิธีแก้ปัญหาการยับยั้งการแข็งตัวของยางซิลิโคนแพลตตินั่มที่เกิดจากโมเดลเรซิน UV
ซิลิโคนที่ถูกยับยั้งการแข็งตัว
การวิเคราะห์สาเหตุ
เรซิน UV เป็นวัสดุที่ใช้กันทั่วไปในการพิมพ์ 3D และสามารถแข็งตัวได้อย่างรวดเร็วเมื่อได้รับแสง UV จากการวิเคราะห์พบว่า ในโมเดลที่พิมพ์ด้วย 3D printing การแข็งตัวที่ไม่สมบูรณ์ของสารริเริ่มปฏิกิริยาแสงกลุ่ม phosphine oxide อาจทำให้ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินั่มเป็นพิษ ซึ่งเป็นปัญหาที่พบได้บ่อยในวัสดุเรซิน SLA อย่างไรก็ตาม สารริเริ่มปฏิกิริยาแสงเหล่านี้สามารถกำจัดได้ผ่านกระบวนการ post-curing
หลักการแข็งตัวของเรซิน UV
ในกระบวนการพิมพ์ SLA (Stereolithography) เลเซอร์จะถูกยิงไปยังบริเวณเฉพาะของวัสดุเรซินเพื่อเริ่มกระบวนการแข็งตัว เมื่อขั้นตอนนี้เสร็จสิ้น วัตถุทั้งชิ้นจะถือว่าพิมพ์เสร็จแล้ว อย่างไรก็ตาม วัตถุเรซินที่พิมพ์ออกมายังไม่ได้แข็งตัวอย่างสมบูรณ์ในขั้นตอนนี้ เพื่อทำความเข้าใจปรากฏการณ์นี้ จำเป็นต้องเข้าใจหลักการเปลี่ยนสถานะของเรซิน UV จากของเหลวเป็นของแข็ง
เรซินเหลวประกอบด้วยส่วนผสมของโมโนเมอร์อิสระหลายชนิดและสารริเริ่มปฏิกิริยาแสง เมื่อได้รับแสงอัลตราไวโอเลต (UV) สารริเริ่มปฏิกิริยาแสงจะเกิดปฏิกิริยาและกระตุ้นให้โมโนเมอร์อิสระรวมตัวและเชื่อมขวางกัน จนเกิดการแข็งตัว อย่างไรก็ตาม นี่เป็นเพียงระยะแรกของการแข็งตัวเท่านั้น และหลายบริเวณอาจยังไม่ถึงระดับการเชื่อมขวางที่ต้องการ ดังนั้น post-curing จึงมีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพขั้นสุดท้ายของชิ้นงานพิมพ์ แต่ขั้นตอนนี้มักถูกมองข้ามในการพิมพ์ SLA
ดังนั้น ยางซิลิโคนแอดดิชั่นจึงเหมาะกับโมเดลพิมพ์ 3D แบบ SLA ส่วนใหญ่ แต่โมเดลที่พิมพ์ต้องผ่านการแข็งตัวอย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม ในกรณีของโมเดลเรซิน UV จากการพิมพ์ 3D ส่วนใหญ่ โมเดลเหล่านี้มักยังไม่แข็งตัวเต็มที่ หากเทยางซิลิโคนแพลตตินั่มลงไปโดยตรง อาจทำให้ซิลิโคนเหนียวและไม่แข็งตัว เพื่อแก้ปัญหานี้ เราได้จัดเตรียม 4 วิธีแก้ไขไว้ให้คุณใช้เป็นข้อมูลอ้างอิง
1. การปรับสภาพพื้นผิว
นำชิ้นงานพิมพ์ 3D ไปแช่ใน isopropyl alcohol (91%) หรือเอทานอลประมาณ 10-15 นาที เพื่อกำจัดคราบเรซินที่ยังไม่แข็งตัวบนพื้นผิวของโมเดล จากนั้นทำความสะอาดโมเดลด้วยน้ำยาล้างจานหรือสบู่ แล้วล้างออกให้สะอาดด้วยน้ำ สุดท้ายปล่อยให้โมเดลแห้งในอากาศ และทำให้กระบวนการแข็งตัวสมบูรณ์ด้วยการอบแห้งด้วยความร้อน แนะนำที่อุณหภูมิ 80-90°C เป็นเวลา 3-5 นาที
การประเมิน: การใช้ isopropyl alcohol มีวัตถุประสงค์เพื่อช่วยสลายเรซิน photopolymer ที่ยังไม่แข็งตัว
2. Post-Curing
โมเดลเรซิน UV จะมีผลการแข็งตัวที่ดีขึ้นเมื่อได้รับทั้งความร้อนและแสง ในความเป็นจริง แสงแดดก็เป็นแหล่งกำเนิดแสง UV ที่สามารถใช้ได้เช่นกัน หากคุณมีเวลาเพียงพอ การวางโมเดลไว้ใต้แสง UV หรือแสงแดดโดยตรงจะช่วยให้กระบวนการแข็งตัวสมบูรณ์ขึ้น ระยะเวลาในการแข็งตัวอาจแตกต่างกันไปในแต่ละโมเดล ขึ้นอยู่กับระดับการได้รับแสง UV หรือแสงแดดโดยตรงในแต่ละบริเวณของโมเดล สิ่งสำคัญคือต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าทุกบริเวณของโมเดลได้รับแสง UV หรือแสงแดดโดยตรงเพื่อให้แข็งตัวอย่างสมบูรณ์
การประเมิน: สองวิธีข้างต้นสามารถใช้ร่วมกันได้ และสามารถทำซ้ำขั้นตอนการล้างและ post-curing ได้ 2-3 ครั้ง
3. ไพรเมอร์
วิธีนี้ใช้หลักการทาไพรเมอร์เป็นชั้นบางและสม่ำเสมอบนพื้นผิวของโมเดล เช่น nitrocellulose primer, สีอะคริลิกใส, Inhibit X เป็นต้น โดยสามารถใช้วิธีเช็ด แช่ หรือพ่นได้ หลังจากไพรเมอร์แข็งตัวแล้ว จะเกิดชั้นป้องกันบนพื้นผิว ทำหน้าที่เป็นชั้นกั้น ป้องกันไม่ให้สารริเริ่มปฏิกิริยาแสงที่ยังไม่แข็งตัวบนโมเดลสัมผัสกับยางซิลิโคนแพลตตินั่ม จึงช่วยป้องกันการยับยั้งการแข็งตัวได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การประเมิน: วิธีนี้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษสำหรับโมเดลที่มีส่วนเว้าซับซ้อน เช่น ร่องลึกหรือมุมแปลก ๆ เพราะบริเวณเหล่านี้อาจรับแสง UV ได้ยาก อย่างไรก็ตาม ควรทราบว่าวิธีนี้อาจทำให้แม่พิมพ์ที่หล่อมีความคลาดเคลื่อนด้านขนาดเล็กน้อย
4. การใช้วัสดุทดแทน
ขั้นแรก ให้ใช้ ยางซิลิโคนทินเคียว ทำแม่พิมพ์จากโมเดลเรซิน UV ก่อน หากโครงการของคุณยอมรับการหดตัวได้ในระดับหนึ่ง คุณสามารถใช้ยางซิลิโคนทินเคียวทำแม่พิมพ์โดยตรงได้ เพราะวัสดุชนิดนี้ไม่ได้รับผลกระทบจากการยับยั้งการแข็งตัวของเรซิน UV
ต่อมา ให้ใช้แม่พิมพ์ยางซิลิโคนทินเคียวหล่อโมเดลอีพ็อกซีเรซิน ซึ่งจะได้โมเดลอีพ็อกซีเรซินที่มีรูปทรงตรงกับโมเดลเรซิน UV ต้นฉบับ แม้ขั้นตอนนี้ไม่จำเป็นต้องใช้อีพ็อกซีเรซินเท่านั้น คุณสามารถเลือกใช้วัสดุอื่นที่เหมาะสมได้เช่นกัน แต่ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าวัสดุที่เลือกจะไม่ขัดขวางกระบวนการแข็งตัวของยางซิลิโคนแพลตตินั่ม
สุดท้าย ใช้โมเดลอีพ็อกซีเรซินเป็นโมเดลต้นแบบ แล้วทำแม่พิมพ์ซิลิโคนด้วยยางซิลิโคนแพลตตินั่ม
การประเมิน: ยางซิลิโคนทินเคียวมีอัตราการหดตัวสูงกว่ายางซิลิโคนแพลตตินั่มเล็กน้อย และมีความหนืดสูงกว่า จึงจำเป็นต้องใช้ปั๊มสุญญากาศเพื่อไล่ฟองอากาศระหว่างการใช้งาน
ควรทราบว่าวิธีแก้ไขเหล่านี้เป็นเพียงคำแนะนำเท่านั้น วิธีที่เหมาะสมอาจแตกต่างกันไปตามซิลิโคนและวัสดุพิมพ์ 3D ที่ใช้ ดังนั้น จึงจำเป็นต้องทดสอบจริงเพื่อยืนยันวิธีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับโครงการของคุณ
