多倫多大學(xué)研究人員在SLA 3D打印中測試短纖維復(fù)合材料

來源:3D打印商情

3D打印仍然是相對未知的,，隨著我們尋找最實惠,、最堅固,、最耐用的材料和部件，有關(guān)機械性能的問題仍然比比皆是�,，F(xiàn)在,，研究人員在多倫多大學(xué)正在研究短纖維復(fù)合材料在SLA 3D打印中的選擇。他們的發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在由化學(xué)工程與應(yīng)用化學(xué)論文學(xué)生Ignace(Joe)brada撰寫的“倒置立體光刻法制造的短纖維復(fù)合材料的機械分析”上,。

brada認(rèn)識到,，由于缺乏力學(xué)性能，許多3D打印部件不適合承載應(yīng)用,。為了改進(jìn)這一問題,，他將玻璃纖維與丙烯酸樹脂結(jié)合用于SLA打印。brada在提高彈性模量方面取得了成功,，但對其他方面提出了挑戰(zhàn),。他選擇SLA 3D打印,，因為制作強大的原型有很多好處，盡管還有其他問題,，比如填充罐體所需的樹脂量(與罐體的體積相對應(yīng)),，這可能很麻煩。也不方便是需要傾倒周圍的樹脂,，以擺脫部分固化的材料,。

一種立體光刻系統(tǒng)的常規(guī)裝置：1)清掃器2)原型3)樹脂4)建造平臺5)電梯6)樹脂罐7)激光束8.XY反射鏡9)透鏡10)UV激光器

一個島系統(tǒng)的設(shè)置。(1)原型2)腳手架和支架3)樹脂4)搭建平臺5)紫外激光鏡7)XY掃描鏡8)透明樹脂罐底9)樹脂罐

“為了吸引更多的消費者,，一臺占地面積小,、基本的電源電壓要求較低的SLA機器是最好的選擇，”brada說,。

使用反向SLA,，系統(tǒng)從底部治療。零件倒置在搭建平臺上,，由于沒有粘性樹脂,，所以必須打印支撐結(jié)構(gòu)，這樣樣品才不會移動,。這,，這個，那,，那個表格2是Isla 3D打印機的一個很好的例子,，它允許流暢的工作流程。

模板開發(fā)了一種大型材料管道,，每種樹脂具有不同的顏色,、力學(xué)性能和應(yīng)用。雖然剛性樹脂中確實含有玻璃顆粒,，但作者認(rèn)為它保持了各向同性,，但仍然限制了所需的力學(xué)性能。

“表格2并不是唯一可用的Isla打印機,，”作者說,。然而，與其他競爭對手(諾貝爾系列的XYZ打印,，Peopoly Moai,，Asigo Pica 2)相比，表格2提供了最高的XY分辨率(140米),，并且是唯一包含擦除機制的Isla打印機,。

在研究復(fù)合材料是否能有效地用于SLA打印時，研究的重點是其固有的力學(xué)性能,。目前,，這類材料被用于制造航空,、醫(yī)療、體育等領(lǐng)域的部件,�,！皬�(fù)合材料的性能可以定制，以適應(yīng)應(yīng)用,，”brada聲明,。“例如,，玻璃纖維是一種與玻璃纖維結(jié)合的樹脂,。玻璃纖維將表現(xiàn)出纖維和基體樹脂的性能。通過改變成分的數(shù)量,，玻璃纖維的力學(xué)性能可以為特定的應(yīng)用量而量身定做,。纖維的取向和長度也會影響力學(xué)行為�,！�

BRADA由于其高強度和高模量,，以及優(yōu)異的粘接性能，選擇了短玻璃纖維作為樹脂增強材料,。它們有多種尺寸可供用戶根據(jù)附著力要求進(jìn)行涂布,。

“最重要的是，玻璃纖維不會干擾紫外激光的強度,，”作者說。激光仍能穿過纖維,，使周圍的樹脂得以固化,。brada的目標(biāo)是創(chuàng)造出具有“優(yōu)越的機械性能”的3D打印樣品。他認(rèn)為這種研究是新穎的,，以前沒有嘗試過用短玻璃纖維來進(jìn)行這種研究,。然后對樣本在Isla工作流中的性能進(jìn)行了分析。纖維的流動和打印的幾何形狀是一個焦點,。

雖然纖維可以成功地混入樹脂槽中,，但brada發(fā)現(xiàn)，流動梯度通常提供纖維的“非理想”取向,。這意味著此類3D打印的應(yīng)用可能受到限制：“樹脂加速向最近的邊界打印,，這將導(dǎo)致纖維對齊方向的流動。這通常是橫越寬的高寬比構(gòu)件,，并導(dǎo)致橫向纖維取向,，這將不會顯著增加試件沿構(gòu)件主軸的彈性模量�,！眀rada總結(jié)道,。

“未來與艾拉島的工作應(yīng)繼續(xù)探索流動誘導(dǎo)的方向和概念化新的想法,，以改變樹脂的運動。為了獲得縱向排列的光纖,，需要通道流,。使用具有更開放源代碼功能的Isla打印機可能更好�,！�

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