多伦多大学研究人员在SLA 3D打印中测试短纤维复合材料

来源:3D打印商情

3D打印仍然是相对未知的，随着我们寻找最实惠、最坚固、最耐用的材料和部件，有关机械性能的问题仍然比比皆是。现在，研究人员在多伦多大学正在研究短纤维复合材料在SLA 3D打印中的选择。他们的发现最近发表在由化学工程与应用化学论文学生Ignace(Joe)brada撰写的“倒置立体光刻法制造的短纤维复合材料的机械分析”上。

brada认识到，由于缺乏力学性能，许多3D打印部件不适合承载应用。为了改进这一问题，他将玻璃纤维与丙烯酸树脂结合用于SLA打印。brada在提高弹性模量方面取得了成功，但对其他方面提出了挑战。他选择SLA 3D打印，因为制作强大的原型有很多好处，尽管还有其他问题，比如填充罐体所需的树脂量(与罐体的体积相对应)，这可能很麻烦。也不方便是需要倾倒周围的树脂，以摆脱部分固化的材料。

一种立体光刻系统的常规装置：1)清扫器2)原型3)树脂4)建造平台5)电梯6)树脂罐7)激光束8.XY反射镜9)透镜10)UV激光器

一个岛系统的设置。(1)原型2)脚手架和支架3)树脂4)搭建平台5)紫外激光镜7)XY扫描镜8)透明树脂罐底9)树脂罐

“为了吸引更多的消费者，一台占地面积小、基本的电源电压要求较低的SLA机器是最好的选择，”brada说。

使用反向SLA，系统从底部治疗。零件倒置在搭建平台上，由于没有粘性树脂，所以必须打印支撑结构，这样样品才不会移动。这，这个，那，那个表格2是Isla 3D打印机的一个很好的例子，它允许流畅的工作流程。

模板开发了一种大型材料管道，每种树脂具有不同的颜色、力学性能和应用。虽然刚性树脂中确实含有玻璃颗粒，但作者认为它保持了各向同性，但仍然限制了所需的力学性能。

“表格2并不是唯一可用的Isla打印机，”作者说。然而，与其他竞争对手(诺贝尔系列的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机制的Isla打印机。

在研究复合材料是否能有效地用于SLA打印时，研究的重点是其固有的力学性能。目前，这类材料被用于制造航空、医疗、体育等领域的部件。“复合材料的性能可以定制，以适应应用，”brada声明。“例如，玻璃纤维是一种与玻璃纤维结合的树脂。玻璃纤维将表现出纤维和基体树脂的性能。通过改变成分的数量，玻璃纤维的力学性能可以为特定的应用量而量身定做。纤维的取向和长度也会影响力学行为。”

BRADA由于其高强度和高模量，以及优异的粘接性能，选择了短玻璃纤维作为树脂增强材料。它们有多种尺寸可供用户根据附着力要求进行涂布。

“最重要的是，玻璃纤维不会干扰紫外激光的强度，”作者说。激光仍能穿过纤维，使周围的树脂得以固化。brada的目标是创造出具有“优越的机械性能”的3D打印样品。他认为这种研究是新颖的，以前没有尝试过用短玻璃纤维来进行这种研究。然后对样本在Isla工作流中的性能进行了分析。纤维的流动和打印的几何形状是一个焦点。

虽然纤维可以成功地混入树脂槽中，但brada发现，流动梯度通常提供纤维的“非理想”取向。这意味着此类3D打印的应用可能受到限制：“树脂加速向最近的边界打印，这将导致纤维对齐方向的流动。这通常是横越宽的高宽比构件，并导致横向纤维取向，这将不会显着增加试件沿构件主轴的弹性模量。”brada总结道。

“未来与艾拉岛的工作应继续探索流动诱导的方向和概念化新的想法，以改变树脂的运动。为了获得纵向排列的光纤，需要通道流。使用具有更开放源代码功能的Isla打印机可能更好。”

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