随着使用SLA树脂的3D打印技术不断发展,我们在制作硅胶模具时,通常先使用3D打印机以UV树脂为原材料构建母模。然而,加成型硅胶对于未完全紫外线固化的UV树脂模型容易受到固化抑制,本文给大家分享UV树脂模型抑制加成型硅胶固化的解决方案。
中毒不固化的硅胶
原因分析
UV(光敏)树脂是用于3D打印常见材料,它在紫外线照射下能迅速固化。 分析表明,从3D打印出来的模型中,未完全固化的氧化膦基光引发剂会使铂催化剂中毒,这是SLA树脂材料普遍存在的问题。但是,通过后固化处理光引发剂可以被消除。
UV树脂固化原理
在SLA打印过程中,激光照射到树脂材料的某些区域进行固化,这一步骤完成后,整个工件就算完成了,但打印的树脂件并未完全固化。要想弄明白这个原因,我们先来了解UV树脂从液态到固态的转变原理,液态树脂是由大量游离单体和光引发剂混合而成,在受到紫外光照射时,光引发剂会发生反应,促使游离单体结合在一起交联固化。但这只是是初级固化阶段,仍然会有许多区域没有达到预期的交联程度。因此,后固化对打印工件的最终性能影响非常大,但在SLA打印中却常常被忽略。
因此,加成型硅胶适用于大多数 SLA 3D 打印模型,但是,打印的模型必须完全固化。然而,大多数3D打印的UV树脂模型是尚未完全固化的,直接浇注铂金固化硅胶就会出现发粘不固化的现象。为此,我们提供了四种解决方案供大家参考。
1. 表面处理
将3D打印件放入异丙醇 (91%) 或乙醇中清洗10-15分钟,以消除模型表面未固化的残留树脂。然后,用洗洁精或肥皂浴清洗模型,最后用清水冲洗干净在风干并热干燥固化(建议在80-90℃烘烤3-5分钟)。
评价:使用异丙醇是因为它会分解未固化的光聚合物树脂。
2. 后固化
UV树脂模型固化同时受到热能和光能的影响固化效果会更好,太阳实际上也是个不错的紫外光源。如果你有充足的时间,将模型放置在紫外光照射或太阳下晒,不同的模型完全固化时间可能会有所不同,这取决于模型的各个区域在紫外线或太阳直射的曝光程度。注意模型的所有区域都要受到紫外光或太阳直射让其完全固化。
评价:以上两种方法可以结合使用,还可以循环清洗、后固化这两个步骤2-3次。
3. 底漆
这种方法的原理是在模型表面擦拭、浸渍或喷涂形成⼀层⾮常薄且均匀的底漆(硝基底漆、水补土、透明丙烯酸漆、Inhibit X等)。底漆固化后会在模型表面形成一道屏障,这样就避免了铂金固化硅胶与模型表面未固化的光引发剂接触造成固化抑制。
评价:这种方法对于有复杂底切(深层区域、奇怪的角度)的模型较好,因为这类深陷区域紫外光源照射较为困难。另外,这种方法也可能会造成铸造的模具会有一点尺寸偏差。
4. 替换法
首先,使用缩合型硅胶制作出UV树脂模型的硅胶模具。当然,如果你的项目对收缩率要求不高,直接使用锡固化硅胶原料制作模具即可,因为锡固化硅胶不会受UV树脂固化抑制。
然后,通过缩合型硅胶模具铸造出环氧树脂模型,这样就得到了与原模型(UV树脂模型)一致的环氧树脂模型。这里并不一定要使用环氧树脂,你也可以使用其他材料,但是必须确保使用的材料不会对加成型硅胶固化抑制。
最后,以环氧树脂模型为母模,使用加成型硅胶制作硅胶模具即可。
评价:缩合型硅胶收缩率比加成型硅胶稍微更大,并且粘度更稠,使用时需要使用真空泵脱气。
需要注意的是,这些解决方案只是一种建议,具体解决方案可能会根据所使用的硅胶和 3D 打印材料而有所不同,这就需要通过实际测试来验证符合自己项目的解决方案。