Etterherding for SLA 3D-utskrift

En 3D-trykt prototype som sitter i en ProtoFab UV-ovn

Etterherding er et stadium av SLA-utskrift som ofte overses, men som i stor grad kan påvirke de endelige egenskapene til en trykt del. Etterherding er ikke en prosess med én størrelse. Det er kompetanse og erfaring involvert i å bestemme på riktig lengde etter herding for forskjellige materialer og delstørrelser. For enkelte deler er herding avgjørende, mens for andre er det ikke viktig i det hele tatt. La oss ta en nærmere titt på vitenskapen bak SLA etter herding og diskutere hvorfor det er viktig å få det riktig.

Hva er etterherding?

Under SLA-utskrift blir bestemte områder av harpiks utsatt for en laser som får dem til å kurere. Når denne prosessen er fullført, vil hele delen bli helbredet, så det kan ikke være helt klart hvorfor det er behov for post-kur. For å svare på dette spørsmålet må vi forstå egenskapene til varmesensiv harpiks og hvordan den forvandler seg fra en væske til et fast stoff. I en flytende tilstand består harpiksen av mange ubundne monomerer blandet med fotoinitiatorer. Eksponering av denne blandingen til det sterke UV-lyset fra laseren fører til at fotoinitiatorene reagerer og for monomerer å binde sammen og danne en polymer. Dette er det primære herdetrinnet. Den herdede harpiksen er en tverrbundet makromolekyl, noe som betyr at hver del av den er direkte forbundet med hver annen del av den. Men etter utskrift vil det fortsatt være mange seksjoner som ikke er tverrbundet i den utstrekning de kan være, noe som påvirker strekkstyrken og andre egenskaper. UV-lys kan brukes til å fullføre molekylærbinding og sørge for at hver kryssbinding som kan gjøres er laget.

Med hensyn til etterherding er solen faktisk ikke en dårlig kilde UV-lys. Mange hobbyister som bruker forbruker SLA-skrivere, vil ganske enkelt plassere trykte deler ute i solen for en stund, og det blir jobben gjort. Men i mer profesjonelle omgivelser er det vanligvis vanlig praksis å bruke en UV-ovn, som er mye mer kontrollerbar.

Hvorfor post-kur?

Etterherding gjør ikke bare deler sterkere, det gjør dem også mer stabile. Å ha uomsatte fotoinitiatorer og ubundne polymerer i delen vil bety at tilstanden kan fortsette å endre lenge etter at den er trykt, spesielt når den er utsatt for sollys. For deler som må være nøyaktige, for eksempel tanninnlegg, er dette helt uakseptabelt. Ikke-malte deler kan også skifte farge når de er utsatt for sollys hvis det ikke er riktig etterherdet. Dette er et problem med SLA-harpiks generelt, men vil være mer uttalt hvis delen er underherdet.

Den primære årsaken til etterherding er imidlertid vanligvis å øke strekkfastheten og fjerne eventuell overflate-klebrighet. Enkelte trykte materialer kan være litt myke før etterherding og svakere deler av bygningen kan sakke eller bøye, noe som påvirker nøyaktigheten.

Det er også et spørsmål om sikkerhet som uherdet harpiks er giftig for mennesker. Hvis deler som ikke er fullstendig herdet, håndteres med bar hud, er det potensial for irritasjon eller andre problemer, spesielt hvis håndtererens fingre senere kommer i kontakt med munnen. Etterherding av en del medfører at harpiksen blir helt stabil og trygt å røre.

Herdet 3D-trykt del

Kjemien til herding

Herding påvirkes av både varme og lys. Varme øker energien i det tverrbundne polymernettverket og forårsaker mer bevegelse på molekylært nivå. Denne økningen i energi og mobilitet gjør det mye lettere for reaktive grupper å komme i kontakt med hverandre og for ytterligere obligasjoner å bli gjort.

UV-lys er imidlertid den primære ingrediensen som trengs etter herding. Selv om utstyret er referert til som en ovn eller en ovn, er temperaturen i det hele tatt ikke høyt i det hele tatt, ikke mye varmere enn en solseng. Harpiksen som brukes i SLA-utskrift er lysfølsom og utsetter den for lys, og får en reaksjon til å skje. Som diskutert ovenfor, i løpet av den opprinnelige herdingsfasen av utskrift, kan ikke alle bindinger som kan gjøres gjøres, og ytterligere reaksjoner må stimuleres. Når de blir utsatt for UV-lys under etterherding, dannes frie radikaler som knytter seg til nærliggende grupper og lager polymerisering.

Stor bilindustri går gjennom etterherding

Den riktige typen lys

Det er imidlertid ikke slik at jo mer lys du gir jo raskere prosessen blir, eller jo sterkere materialet blir. Det som er viktigere er bølgelengden til lyset som brukes i forhold til harpiksen delen dannes av. Fotosensitive harpikser er utformet for å reagere på bestemte bølgelengder av lys og ved å bruke en annen bølgelengde til dette i etterherding vil gi suboptimale resultater. Det er derfor en av grunnene til at profesjonelle 3D-trykklag bruker spesialutstyr for etterherding. Ved ProtoFab herdes våre harpikser best ved hjelp av lys med en bølgelengde på 355 nm. Hvis harpiks fra en annen leverandør blir brukt, vil denne verdien være forskjellig. Formlabs 'harpikser herdes for eksempel best med 405 nm UV-lys. Dette er en veldig god grunn til å bruke ProtoFabs egen UV-ovn hvis du allerede bruker ProtoFab-forsynte harpikser. Ved å bruke en annen type UV-ovn eller en UV-neglelakkkurve, vil det fremme en viss grad av ytterligere herding, men vil ikke låse opp de maksimale mekaniske egenskapene til materialet.

Et annet problem med å bruke solen eller ikke-spesialutstyret er at herdingen blir ujevn. Solen vil skinne mer på den ene siden enn den andre, med mindre du kontinuerlig roterer den, og det samme vil være sant for neglelakkrørere som kun projiserer lys fra toppen. Spesialherdingsovner har generelt en roterende plattform eller UV-pærer som helt omgir delen for å sikre en jevn kur.

ProtoFab UV-ovn leveres med hvert skriversalg gratis

Hvilke deler trenger mest etterherding?

Harpikser kommer i mange forskjellige typer og har et bredt utvalg av egenskaper. Som du forventer, har dette en effekt på etterherding. Materialer som er spesielt lave i styrke eller høy fleksibilitet, krever ofte ikke etterherding, eller krever bare en liten mengde. Overdreven herding av slike materialer vil redusere fleksibiliteten og føre til at de blir sprø. På den annen side vil materialer som er valgt spesielt for deres styrke eller stivhet, kreve mest etterherding for å sikre at disse egenskapene blir forbedret.

Etterherding er nødvendig for standard SLA-materialer som ABS-lignende harpikser, selv om det ikke trenger å være særlig lang tid. Ved ProtoFab pleier vi generelt å bure ABS-lignende materialer i ca 20 minutter i våre herdeovner. Transparente materialer vil kreve litt mindre tid, et sted i området 10-15 minutter. ProtoFabs harpikser krever generelt en viss grad av etterherding, det er bare i uvanlige tilfeller at vi velger å ikke fullføre noen herding i det hele tatt.

Størrelsen på delen er også en viktig faktor å vurdere med å bestemme lengden på etterherding. Meget store deler vil kreve mye lengre tid i ovnen, mens små deler kommer inn og ut på bare noen få minutter. Dette er hvor viktigheten av erfaring kommer inn. En erfaren tekniker vil kjenne den perfekte mengden etterherding for deler av forskjellige materialer og størrelser, slik at de mekaniske egenskapene til alle utskrevne deler forbli konsistente.

Mindre deler krever vanligvis mindre tid for etterherding

En enkel måte å forbedre styrke og kvalitet på

Etterherding gjort bra er en rask og enkel måte å øke kvaliteten på SLA-deler på. Deler som er enda litt underherdede lider av en rekke problemer og har mye lavere strekkstyrke enn riktig etterherdede deler. For deler som er trykt med mykere eller mer fleksible materialer, vil du kanskje være litt mer forsiktig, men det store flertallet av SLA-materiale vil bli forbedret betydelig ved å tilbringe litt tid i herdeovnen.

Etterherding av deler som bruker fleksible materialer, bør gjøres med forsiktighet