Китайские исследователи разрабатывают фотоотверждаемый материал для 3d-печати на основе полиимида
Китайские ученые совершили прорыв, ознаменовывающий значительные перспективы для технологий стереолитографии (SLA) и цифровой обработки света (DLP). Оба метода 3d-печати используют жидкие фотополимерные смолы, которые затвердевают при воздействии света и обеспечивают качество отпечатанной поверхности лучше, чем при использовании моделирования методом послойного наплавления (FDM). Главный ограничитель при работе с SLA и DLP – прочность материала печати. Новые фотоотверждаемые и не содержащие растворителей полиимидные смолы в ходе тестирования показали себя лучше, чем большинство используемых сегодня альтернатив.
Исследователи из Института химической физики города Ланьчжоу, являющего филиалом Китайской Академии наук, хотели создать новый материал, который расширил бы возможности объемной печати на основе фотополимеризации. Команда из 5 ученых заручилась поддержкой разнообразных фондов локального и государственного назначения, и смогла опубликовать результат работы над проектом в международном журнале «Материаловедение».
Существующие материалы, наиболее часто используемые для технологий SLA и DLP, – это, как правило, эпоксидные смолы или акриловые эфиры. Они позволяют создавать довольно прочные структуры со сложной геометрией, однако их использование за пределами производства предметов декора, выявляет недостатки такого рода материалов и демонстрирует их ограничение в функциональности. Новый материал позволяет изготавливать модели с высоким порогом тепловой деформации. Благодаря высокой растворимости в воде, материал на основе полиимида также может использоваться в роли поддержки.
В опубликованной статье «Растворимые и фотоотверждаемые полиимидные материалы» есть некоторые подробности о химическом процессе, позволившем создать этот материал. Сразу же после получения результата, разработка была использована в 3д-принтере с технологией печати DLP для создания целого ряда различных объектов.
Испытание сложными геометриями полиимидные смолы прошли без особых трудностей. Затем ученые тестировали свойства отпечатанных объемных моделей. На этом испытательном этапе объекты подвергались отверждению в печи при температуре 300 °C, а также погружались в горячее масло различной вязкости с целью проверки устойчивости к интенсивному нагреву. После исследователи измеряли твердость, предел прочности и удлинение: все важные механические свойства объекта, которые учитываются в промышленном производстве. Также тестировалась химическая инертность, поскольку она определяет способность материала справляться с воздействием различных химических веществ, что важно в условиях отдельных предприятий.
Согласно ученым, материалы на основе полиимида идеально подойдут для «создания деталей и моделей вроде микромасляных фильтров, сквозных труб, охлаждающих клапанов и различных компонентов двигателей». Электротехника, авиакосмическая отрасль и автомобильная промышленность – лишь некоторые из сфер, которые в ближайшем будущем получат выгоду от использования наиболее современных материалов для 3d-печати.