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Pós-cura para impressão 3D SLA

Criar hora: 01/10/2019



A 3D Printed Prototype sitting in a ProtoFab UV furnace
Um protótipo impresso em 3D sentado em um forno UV ProtoFab


A pós-cura é um estágio de impressão de SLA que é frequentemente ignorado, mas que pode influenciar grandemente as propriedades finais de uma peça impressa. A pós-cura não é um processo de tamanho único. Há habilidade e experiência envolvidas na decisão sobre o comprimento certo de pós-cura para diferentes materiais e tamanhos de peças. Para algumas partes a pós-cura é essencial, enquanto para outras não é importante. Vamos dar uma olhada mais de perto na ciência por trás do SLA pós-cura e discutir por que é importante fazer a coisa certa.

O que é pós-cura?

Durante a impressão de SLA, áreas específicas de resina são expostas a um laser que faz com que elas se curem. Uma vez que este processo esteja concluído, toda a parte será curada, por isso pode não estar completamente claro por que é necessário pós-cura. Para responder a essa pergunta, precisamos entender as propriedades da resina sensível a quente e como ela se transforma de um líquido para um sólido. Enquanto em estado líquido, a resina é composta de muitos monômeros não misturados misturados com fotoiniciadores. Expor esta mistura à forte luz UV do laser faz com que os fotoiniciadores reajam e os monómeros se liguem e formem um polímero. Este é o estágio primário de cura. A resina curada é uma macromolécula reticulada, o que significa que cada parte dela está diretamente conectada a todas as outras partes dela. No entanto, após a impressão, ainda haverá muitas seções que não são reticuladas na medida em que poderiam ser, o que afeta a resistência à tração e outras propriedades. A luz UV pode ser usada para completar a ligação molecular e garantir que todas as ligações cruzadas que podem ser feitas sejam feitas.

Para efeitos de pós-cura, o sol não é realmente uma fonte de luz UV ruim. Muitos entusiastas usando impressoras SLA consumidor simplesmente colocam as peças impressas fora do sol por um tempo e isso faz o trabalho. No entanto, em ambientes mais profissionais, geralmente é prática comum usar um forno UV, que é muito mais controlável.

Porquê pós-cura?

A pós-cura não apenas torna as peças mais fortes, como também as torna mais estáveis. Ter fotoiniciadores não reagidos e polímeros não aderidos na peça significará que seu estado pode continuar a alterar-se por muito tempo depois de impresso, particularmente quando exposto à luz solar. Para peças que precisam ser precisas, como inserções dentárias, isso é completamente inaceitável. As partes não pintadas também podem mudar de cor quando expostas à luz do sol, se não forem adequadamente pós-curadas. Este é um problema com as resinas de SLA em geral, mas será mais pronunciado se a peça estiver sub-curada.

A principal razão para a pós-cura é geralmente aumentar a resistência à tração e remover qualquer aderência superficial. Alguns materiais impressos podem ser levemente macios antes da pós-cura e seções mais fracas da construção podem cair ou cair, afetando a precisão.

Há também uma questão de segurança, pois a resina não curada é tóxica para os seres humanos. Se peças que não estão totalmente curadas forem manuseadas com a pele nua, existe o potencial de irritação ou outros problemas, especialmente se os dedos do manipulador fizerem contato posterior com a boca. A pós-cura de uma peça tem o efeito de tornar a resina completamente estável e segura ao toque.

Cured 3D printing prototype
Peça impressa em 3D totalmente curada

A química da cura

A cura é afetada pelo calor e pela luz. O calor aumenta a energia na rede polimérica reticulada e causa mais movimento a nível molecular. Este aumento de energia e mobilidade torna muito mais fácil para os grupos reativos entrarem em contato uns com os outros e para que outros laços sejam feitos.

No entanto, a luz UV é o principal ingrediente necessário na pós-cura. Embora o equipamento seja chamado de forno ou forno, na realidade as temperaturas não são altas, nem muito mais quentes que uma cama de bronzeamento. A resina usada na impressão de SLA é fotossensível e expô-la à luz faz com que ocorra uma reação. Como discutido acima, durante a fase de cura original da impressão, nem todas as ligações que poderiam ser feitas são feitas e, portanto, outras reações precisam ser estimuladas. Quando expostos à luz UV durante a pós-cura, formam-se radicais livres que se ligam a grupos próximos e criam polimerização.

Large automotive part going through post-curing
Grande parte automotiva passando por pós-cura

O tipo certo de luz

Entretanto, não é o caso de quanto mais luz você fornecer, mais rápido será o processo ou mais forte será o material. O que é mais importante é o comprimento de onda da luz usada em relação à resina da qual a peça é formada. Resinas fotossensíveis são projetadas para reagir a certos comprimentos de onda da luz e usar um comprimento de onda diferente para isso na pós-cura dará resultados sub-ótimos. É por isso que uma das razões pelas quais as equipes profissionais de impressão 3D usam equipamentos especializados para pós-cura. No caso do ProtoFab, nossas resinas curam melhor usando luz com um comprimento de onda de 355 nm. Se resinas de outro fornecedor forem usadas, esse valor será diferente. Por exemplo, as resinas da Formlabs curam melhor usando luz UV de 405 nm. Esta é uma boa razão para usar o próprio forno UV do ProtoFab se você já estiver usando resinas fornecidas pelo ProtoFab. A utilização de outro tipo de forno UV ou de um verniz de verniz UV promoverá algum grau de cura adicional, mas não desbloqueará as propriedades mecânicas máximas do material.

Outro problema com o uso do sol ou equipamentos não especializados é que a cura será desigual. O sol brilhará mais de um lado do que do outro, a menos que você o gire continuamente, e o mesmo acontecerá com os curadores de verniz para unhas, que só projetam a luz do topo. Os fornos de cura especializados têm geralmente uma plataforma rotativa ou lâmpadas UV que circundam a peça para garantir uma cura uniforme.

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O forno UV ProtoFab vem com cada venda de impressora gratuita

Quais partes precisam de mais pós-cura?

Resinas vêm em muitos tipos diferentes e possuem uma grande variedade de propriedades. Como seria de esperar, isso tem um efeito na pós-cura. Materiais que são particularmente de baixa resistência ou alta flexibilidade geralmente não requerem pós-cura ou requerem apenas uma quantidade muito pequena. A cura excessiva de tais materiais reduzirá a flexibilidade e fará com que eles se tornem quebradiços. Por outro lado, os materiais que são selecionados especificamente por sua resistência ou rigidez exigirão mais pós-cura, a fim de garantir que essas propriedades sejam aprimoradas.

A pós-cura é necessária para materiais SLA padrão, como resinas do tipo ABS, embora não precise ser por um tempo particularmente longo. No ProtoFab, geralmente pós-cura materiais semelhantes a ABS por cerca de 20 minutos em nossos fornos de cura. Materiais transparentes exigirão um pouco menos de tempo, em algum lugar na região de 10 a 15 minutos. As resinas do ProtoFab geralmente requerem algum grau de pós-cura, é somente em casos incomuns que escolhemos não completar qualquer pós-cura.

O tamanho da peça também é um fator importante a ser considerado na decisão sobre a duração da pós-cura. Peças muito grandes exigirão muito mais tempo no forno, enquanto as pequenas peças entrarão e sairão em apenas alguns minutos. É aí que entra a importância da experiência. Um técnico experiente saberá a quantidade perfeita de pós-cura para peças de diferentes materiais e tamanhos, garantindo que as propriedades mecânicas de todas as partes impressas permaneçam consistentes.

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Peças menores geralmente requerem menos tempo para pós-cura

Uma maneira fácil de melhorar a força e a qualidade

A pós-cura bem feita é uma maneira rápida e simples de aumentar a qualidade das peças do SLA. As peças que são ainda ligeiramente sub-curadas sofrem de uma série de problemas e têm uma resistência à tração muito menor do que as peças pós-curadas. Para peças impressas com materiais mais suaves ou mais flexíveis, você pode querer ter um pouco mais de cuidado, mas a grande maioria dos materiais de SLA será melhorada significativamente passando algum tempo no forno de cura.

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A pós-cura de peças usando materiais flexíveis deve ser feita com cuidado

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