Với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ in 3D sử dụng nhựa SLA, việc tận dụng máy in 3D để tạo khuôn chính bằng nhựa UV khi làm khuôn silicone đã trở thành một thông lệ phổ biến. Tuy nhiên, khi silicone bạch kim tiếp xúc với các mẫu nhựa UV chưa được xử lý hoàn toàn bằng đèn UV, quá trình đóng rắn có thể bị ức chế. Bài viết này sẽ cung cấp giải pháp cho vấn đề ức chế đóng rắn silicone bạch kim do các mẫu nhựa UV gây ra.
silicone bị ức chế đóng rắn
Phân Tích Nguyên Nhân
Nhựa UV là một vật liệu phổ biến được sử dụng trong in 3D, và nó có thể nhanh chóng đông cứng dưới tác động của ánh sáng UV. Phân tích cho thấy rằng trong các mẫu được in bằng in 3D, việc đóng rắn không hoàn toàn các chất khởi tạo quang phosphine oxide có thể gây ra ngộ độc chất xúc tác bạch kim, đây là một vấn đề phổ biến trong vật liệu nhựa SLA. Tuy nhiên, các chất khởi tạo quang có thể được loại bỏ thông qua xử lý sau đóng rắn.
Nguyên Lý Đóng Rắn Của Nhựa UV
Trong quy trình in SLA (Stereolithography), tia laser được chiếu vào các khu vực cụ thể của vật liệu nhựa để bắt đầu quá trình đóng rắn. Khi bước này hoàn tất, toàn bộ vật thể được coi là đã hoàn thành. Tuy nhiên, vật thể nhựa đã in không được đóng rắn hoàn toàn ở giai đoạn này. Để hiểu hiện tượng này, cần phải đi sâu vào nguyên lý chuyển đổi từ trạng thái lỏng sang rắn trong nhựa UV.
Nhựa lỏng bao gồm hỗn hợp các monome tự do và chất khởi tạo quang khác nhau. Khi tiếp xúc với tia cực tím (UV), các chất khởi tạo quang trải qua một phản ứng thúc đẩy các monome tự do kết hợp và liên kết chéo, dẫn đến sự đông đặc. Tuy nhiên, đây chỉ là giai đoạn đóng rắn ban đầu, và nhiều khu vực có thể không đạt được mức độ liên kết chéo mong muốn. Do đó, xử lý sau đóng rắn có tác động đáng kể đến hiệu suất cuối cùng của vật thể in, nhưng nó thường bị bỏ qua trong in SLA.
Do đó, silicone bạch kim phù hợp với hầu hết các mẫu in 3D SLA, nhưng điều quan trọng là các mẫu in phải được đóng rắn hoàn toàn. Tuy nhiên, trong trường hợp hầu hết các mẫu nhựa UV được in 3D, chúng không được đóng rắn hoàn toàn, và việc đổ trực tiếp silicone bạch kim sẽ dẫn đến kết quả dính và không đóng rắn. Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã cung cấp bốn giải pháp để bạn tham khảo.
1. Xử Lý Bề Mặt
Đặt vật thể in 3D vào cồn isopropyl (91%) hoặc ethanol và ngâm trong 10-15 phút để loại bỏ bất kỳ cặn nhựa chưa đóng rắn nào khỏi bề mặt mẫu. Tiếp theo, làm sạch mẫu bằng nước rửa chén hoặc xà phòng, sau đó rửa kỹ bằng nước. Cuối cùng, để mẫu khô tự nhiên và hoàn tất quá trình đóng rắn bằng cách sấy khô bằng nhiệt (khuyên dùng ở 80-90°C trong 3-5 phút).
Đánh giá: Cồn isopropyl được sử dụng vì nó có khả năng phân hủy nhựa quang trùng hợp chưa đóng rắn.
2. Xử Lý Sau Đóng Rắn
Các mẫu nhựa UV có thể đạt được hiệu quả đóng rắn tốt hơn khi được tiếp xúc với cả nhiệt và ánh sáng. Trên thực tế, ánh sáng mặt trời cũng là một nguồn ánh sáng UV khả thi. Nếu bạn có đủ thời gian, việc đặt mẫu dưới đèn UV hoặc trực tiếp dưới ánh nắng mặt trời có thể giúp ích cho quá trình đóng rắn. Thời gian đóng rắn có thể khác nhau đối với các mẫu khác nhau, tùy thuộc vào mức độ tiếp xúc với ánh sáng UV hoặc ánh sáng mặt trời trực tiếp ở các khu vực khác nhau của mẫu. Điều quan trọng là đảm bảo rằng tất cả các khu vực của mẫu đều được tiếp xúc với ánh sáng UV hoặc ánh sáng mặt trời trực tiếp để đóng rắn hoàn toàn.
Đánh giá: Hai phương pháp nêu trên có thể được sử dụng kết hợp, và cũng có thể lặp lại các bước làm sạch và xử lý sau đóng rắn 2-3 lần.
3. Sơn Lót
Phương pháp này hoạt động dựa trên nguyên tắc phủ một lớp sơn lót mỏng và đều (chẳng hạn như sơn lót nitrocellulose, sơn acrylic trong suốt, Inhibit X, v.v.) lên bề mặt mẫu, bằng cách lau, ngâm hoặc phun. Sau khi đóng rắn, sơn lót tạo thành một lớp bảo vệ trên bề mặt, hoạt động như một rào cản. Điều này ngăn chặn bất kỳ tương tác nào giữa chất khởi tạo quang chưa đóng rắn trên mẫu và silicone bạch kim, ngăn chặn hiệu quả sự ức chế đóng rắn.
Đánh giá: Phương pháp này đặc biệt hiệu quả đối với các mẫu có các đường cắt sâu phức tạp (khu vực sâu, góc lạ) vì việc chiếu sáng các vùng lõm này bằng nguồn sáng UV có thể khó khăn. Tuy nhiên, đáng chú ý là phương pháp này có thể dẫn đến những sai lệch nhỏ về kích thước trong khuôn đúc.
4. Thay Thế
Đầu tiên, tạo một khuôn silicone bằng silicone thiếc cho mẫu nhựa UV. Tuy nhiên, nếu dự án của bạn cho phép một mức độ co ngót nhất định, bạn có thể trực tiếp sử dụng silicone thiếc để làm khuôn, vì nó không bị ảnh hưởng bởi sự ức chế đóng rắn nhựa UV.
Tiếp theo, đúc mẫu nhựa epoxy bằng khuôn silicone thiếc, điều này sẽ tạo ra một mẫu nhựa epoxy khớp với mẫu nhựa UV gốc. Mặc dù không bắt buộc phải sử dụng nhựa epoxy trong bước này, bạn cũng có thể chọn các vật liệu phù hợp khác. Tuy nhiên, điều quan trọng là đảm bảo rằng vật liệu được chọn không cản trở quá trình đóng rắn của silicone bạch kim.
Cuối cùng, sử dụng mẫu nhựa epoxy làm khuôn chính và tạo khuôn silicone bằng silicone bạch kim.
Đánh giá: Silicone thiếc có tốc độ co ngót cao hơn một chút so với silicone bạch kim và có độ nhớt đặc hơn, cần phải sử dụng bơm chân không để khử khí trong quá trình ứng dụng.
Điều quan trọng cần lưu ý là các giải pháp này chỉ là gợi ý. Giải pháp cụ thể có thể khác nhau tùy thuộc vào vật liệu silicone và vật liệu in 3D được sử dụng. Do đó, cần phải xác nhận giải pháp phù hợp nhất với dự án của bạn thông qua thử nghiệm thực tế.
