فرصة جيدة أنه إذا كنت قد فعلت أي الطباعة 3D، وكان من معيار تنصهر متنوعة النمذجة ترسب. FDM هي الاشياء بسيطة جدا – الحصول على بعض الشيء من البلاستيك خيوط يكفي الساخنة، وضغط على غو المنصهر من فوهة غرامة، والسيطرة على الموقف من فوهة أكثر أو أقل على وجه التحديد في ثلاثة أبعاد، وتكرار لساعات على نهاية حتى يتم الطباعة . إلى الخارج يبدو مثل السحر، ولكن لنا انها مجرد ظهر اليوم السبت آخر.
طباعة الراتنج هو شيء آخر تماما، والكثير أقرب إلى السحر بالنسبة لمعظمنا. المحصول الحالي من الطابعات المجسمة يكون مجرد عرض LCD عالية الدقة بين مصدر الضوء فوق البنفسجية ودبابة بناء مع قاع شفاف. تبنى طباعة تصل طبقة بعد طبقة وامض أنماط ضوء الأشعة فوق البنفسجية في خزان كطبق بناء المصاعد ببطء حتى من الراتنج، مثل بعض مخلوق الناشئة من غو البدائي.
بالطبع كل شيء العلم فقط، ولكن إذا كان هناك أي سحر في الطباعة SLA، ومن المؤكد أنه يوجد في الراتنجات المستخدمة لذلك. هم لا يوصف الزجاجات البلاستيكية البني والعلامات الفقيرة المعلومات تعطي فكرة صغيرة لمكوناتها، على الرغم من أن تفوح منه رائحة عفنة الهيدروكربونية ولزج، والملمس لزجة هي مؤشرات جيدة. دعونا نلقي نظرة داخل زجاجة الراتنج ومعرفة ما الذي يجعل سحر SLA يحدث.
أساسيات
أساسا جيدا لفهم العمليات الكيميائية وراء راتنجات المجسمة هو بلمرة methylmethacrylate (MMA) إلى البولى، المعروف أيضا باسم PMMA أو ببساطة الاكريليك. في حين تركيبات للراتنجات SLA تختلف، وكثير منهم على أساس الأكريلات، وبالتالي فإن الكيمياء هنا ينطبق مباشرة إلى الكثير من الراتنجات، وكذلك المبادئ العامة.
بلمرة methylmethacrylate هو ما يعرف رد فعل الجذور الحرة. إنه يعمل، لأن MMA ديه رابطة ثنائية بين ذرات الكربون، فضلا عن مجموعة استر المجاورة – المجموعة مع اثنين من الأكسجين، واحد منهم في الرابطة المزدوجة. هيكل الالكترونية من هاتين المجموعتين يجعل عرضة الكربون المستعبدين مزدوجة للحد، وهو مكسب للإلكترون.
البلمرة الحرة الراديكالية من MMA إلى PMMA. الهيكل الدائري هو البادئ، مما يقلل من الرابطة المزدوجة بين الكربون في MMA مونومر. أن يخلق آخر الجذور الحرة، مما يقلل MMA آخر، وهلم جرا.
في ظل الظروف العادية، أحادية MMA لا تتفاعل مع بعضها البعض بسبب عدم وجود الإلكترونات الحرة وتطوف للحد من الرابطة المزدوجة بين الكربون. للحصول على MMA لبلمرة، وهو البادئ – في هذه الحالة، البنزويل بيروكسايد – الاحتياجات التي يمكن ان تضاف الى المزيج. البادئ هو مركب كيميائي التي توفر الإلكترونات المفردة، أو الجذور الحرة. مرة واحدة الجذور موجودة، وربط الكربون عن طريق الحد من الرابطة المزدوجة. ونتاج هذا أول رد فعل لها الإلكترون أونبايريد الخاصة بها، والتي يمكن أن يذهب بعد ذلك والحد من الرابطة المزدوجة في مونومر MMA آخر، وهلم جرا. إنتاج منتج الجذور الحرة بعد بدء هو مفتاح البلمرة الحرة الراديكالية.
لذا فإنه من المعقول أن زجاجة من راتنج SLA سيحتوي أحادية من MMA والبادئ من نوع ما. ولكن ما يبقي أحادية من مجرد البلمرة في زجاجة؟ إذا كان البادئ شيء مثل البنزويل بيروكسايد المستخدمة في المثال أعلاه، هذا هو بالضبط ما سيحدث. ذلك أن تكون مفيدة للعمل جيش تحرير السودان، ومزيج الراتنج أن تحتوي على المبادرة التي يمكن أن تظل خاملة في هذا المزيج حتى الحاجة إليه.
الركل أشياء معطلة
هذا هو المكان الذي يأتي photoinitiators في اللعب. حيث البادئ مثل البنزويل بيروكسايد سوف بسهولة تتحلل إلى الجذور الحرة مع تطبيق الحرارة قليلا، photoinitiators تحتاج أكثر من ذلك بقليل اقناع. وقد وضعت مئات photoinitiators مختلفة من قبل الشركات الكيميائية على مر السنين، مصممة خصيصا لمجموعة محددة من أحادية كل ليتم بلمرة وكذلك لتلبية الاحتياجات الصناعية، مثل كفاءة تكوين الجذور الحرة، سمية، والروائح حتى يغرسها على الانتهاء المنتوج. ولكنها تشترك جميعا في سمة مشتركة من بخمولها حتى يتعرضون لضوء طول الموجة الصحيح.
وهناك مثال جيد من photoinitiator هو 2،2-dimethoxy-2-phenylacetophenone، يختصر الحظ لDMPA ويباع تحت الاسم التجاري IRGACURE 651 من سيبا. مجمع اثنين من حلقات البنزين انضم اليهم سلسلة اثنين من الكربون. واحدة من الكربون في قسم رابط غير المقيد انقر نقرا مزدوجا على الأكسجين، وتشكيل مجموعة وظيفية كيتون. عندما الفوتونات من الطول الموجي المناسب – DMPA ديه قمم امتصاص هي 250 نانومتر و 340 نانومتر – ضرب مجموعة كيتون، يصبح متحمس لدرجة طرقت الإلكترون خارج. من خلال سلسلة من الخطوات الوسيطة التي يتم فيها تعديلا الإلكترون الغيار في جميع أنحاء لذرات مختلفة، قسم رابط فواصل جزيء في عملية تسمى α-الانقسام. هذا يترك وراءه الأنواع استقرارا – methylbenzoate – زائد اثنين الجذور الحرة التي يمكن الشروع في البلمرة.
DMPA (يسار) تتحلل إلى methylbenzoate واثنين من الجذور الحرة (يمين) من خلال الخطوات الوسيطة عند تعرضهاإلى ضوء الأشعة فوق البنفسجية. المصدر: من Squidonius، المجال العام، عبر كومون ويكيميديا
النقر على الفرامل
آلية الضوئية تطرح سؤالا: كيف يضوء الأشعة فوق البنفسجية في طابعة SLA ليس مجرد بلمرة خزان الراتنج بأكمله مرة واحدة؟ يبدو أن هذه هي مشكلة، لأن البلمرة هي أساسا رد فعل سلسلة بدأت مرة واحدة. ولكن هناك حدود عملية لرد الفعل، لأسباب كيميائية وجسدية.
كيميائيا، مبلغ البادئ في الراتنج هو عادة منخفضة جدا – فقط بضع في المئة من المزيج. لذلك لا توجد أشياء كثيرة لبدء تفاعل البوليمر. تميل ردود أفعال البوليمر أيضا إلى الخضوع لإنهاء السلسلة تلقائيا، إما عن طريق ربط سلاسل جذرين نموا معا، أو عن طريق تخفيض سلسلة راديكالية من الملوثات مثل الأكسجين. تحتوي بعض الراتنجات حتى على مركبات مثبطات محددة تضاف للحد من سرعة البلمرة. في كلتا الحالتين، يبقي الإنهاء التلقائي الدبابات من أن تصبح لبنة صلبة من البلاستيك.
هناك أيضا أسباب جسدية لا تعمل البرية عبر خزان البناء. إن ضوء الأشعة فوق البنفسجية القادمة من شاشة LCD في الجزء السفلي من الخزان غير قوي بشكل خاص، ويميل إلى امتصاص الراتنج قبل السفر بعيدا جدا. هذا هو السبب في أن راتنجات SLA تميل إلى أن تكون مصطبغة شديدة، ولماذا يجب تحديد أي أصباغ تضاف إلى الراتنج بعناية لعدم امتصاص ضوء الأشعة فوق البنفسجية. هذا أيضا لماذا تحتاج طبعات SLA إلى تنظيف إضافي وعلاج خطوة بعد الطباعة؛ البوليمر الذي يحدث في الخزان غير مكتمل، مع راتنج غير مدفوع المتبقية داخل الطباعة. الاستحمام الطباعة في ضوء الأشعة فوق البنفسجية عالية الكثافة يكمل العملية ويقبس الطباعة.
ملء على فول الصويا
بين المبادرين، مونومر، أصباغ، مثبطات، راتنجات جيش تحرير السودان، يبدو أن راتنجات جيش تحرير السودان تبدو بالفعل مثل الشراب الساحر للمواد الكيميائية. لكننا لم نفعل بعد. نادرا ما تستخدم الراتنجات فقط Monomers، بدلا من ذلك باستخدام مزيج خاص من مونومرات وأوليغومرز – سلاسل قصيرة من مونومرات ما قبل الممتاز. إضافة أولغومرات إلى الراتنج يميل إلى تسريع البلمرة عن طريق إعطاء السلاسل المتزايدة بداية الرأس. كما تميل إلى زيادة لزوجة الراتنج، بحيث لا يتم سرقتها ولا تختلص في خزان البناء والحصول على فقاعات.
إضافة شائعة أخرى إلى راتنجات SLA هي روابط متقاطعة. الروابط عبر المركبات هي المركبات التي يمكن أن تشكل الاتصالات بين سلاسل البوليمرتين نموا أو أكثر. يميل الارتباط المتبادل إلى جعل سلسلة البوليمر في أكثر من هيكل مصفوفة، وقوة الإقراض والصلابة للمنتج النهائي. يمكن أن يغير الارتباط المتبادل أيضا خصائص المواد، وحتى يسمح بإجراء Copolymerization من أنواع مختلفة من Monomers، مثل إضافة Urethane إلى الأكريلات لإضافة صلابة ومرونة.
تحتوي بعض راتنجات SLA أيضا على مواد حشو. الحشو شائعة جدا في البلاستيك – الكثير من الجدول الزمني 40 PVC يحتوي على الحجر الجيري المجفف، على سبيل المثال. في راتنجات SLA، تضاف الحشو إلى الجزء الأكبر من البلاستيك عن طريق ملء الفراغات بين فروع البوليمرات المرتبطة عبر الإنترنت. هناك الكثير من راتنجات جيش تحرير السودان الجديدة “الصديقة للبيئة” تأتي إلى المطالبة بأنها مصنوعة من فول الصويا، وفي حين أن هذا صحيح – على الأقل بالنسبة لبعض الراتنجات – لا يزال هناك الكثير من المواد في الراتنج من الواضح أنه ليس من فول الصويا. وزيت فول الصويا الذي يوجد به حقا مجرد حشو – بدون مونومرات الأكريلات والمقاطع المدرجة أو المصممة الحصرية، ستكون الراتنج عديمة الفائدة.
تماما كما اعتادت امي ان تفعل؟ يستخدم زيت فول الصويا Epoxidized (ESBO) كمجموع في العديد من البلاستيك. وهي مصنوعة من خلال علاج الدهون الثلاثية من فول الصويا المتعدد بالبيروكسيد لتحويل السندات المزدوجة C = C إلى Epoxides. المصدر: من إد، المجال العام عبر كومون ويكيميديا
ليس فقط للطباعة
في حين أننا ركزنا بشكل رئيسي على راتنجات الطباعة SLA هنا، فهذا بعيد عن التطبيق الوحيد للضيوف. إذا كان لديك أسنان مملوءة في أي وقت خلال العقود الثلاثة الماضية أو نحو ذلك، فإن الفرص جيدة أن طبيب أسنانك استخدم ضوئي يحتوي على مونومرات ميثاكريليت ويعالج مع عصا ألياف البصرية التي تنبعث منها ضوء الأشعة فوق البنفسجية. يقوم مصنعي مجلس إدارة الدارات المطبوعة بإجراء استخدام واسع من الفيضانات، سواء في الطلاءات الضوئية المستخدمة في حفر المجالس، وفي قناع اللحيم المطبق على اللوحة. تستخدم الضوئية أيضا لإخفاء أثناء العمليات الضوئية المشاركة في تصنيع الدوائر المتكاملة.