Drukuj

Nowa żywica syntetyczna do stereolitografii

Amerykańska firma DSM opracowała pierwszą na świecie żywicę syntetyczną do stereolitografii (SL). Żywica nadaje się do zastosowań, w których wysoka trwałość materiału ma decydujące znaczenie.

Opracowanie przez DSM nowej żywicy jest wyjściem naprzeciw coraz popularniejszemu trendowi. Oto bowiem obecnie coraz większa ilość przedsiębiorstw pomyślnie wprowadza tzw. rapid - technologie w małoseryjnym wytwarzaniu wyrobów z tworzyw sztucznych. Tego typu małoseryjna produkcja wyrobów z materiałów metalowych nie wykazuje jeszcze zbyt dużej liczby zastosowań, które byłyby konkurencyjne w porównaniu z częściami wykonanymi sposobami kształtowania konwencjonalnego. Jednak widoczną zaletą tak wytwarzanych wyrobów jest możliwość zrealizowania praktycznie każdego ich ukształtowania zewnętrznego i wewnętrznego, a więc i takiego, które przy zastosowaniu konwencjonalnych technik kształtowania byłoby niemożliwe do wykonania.

Stereolitografia jest jednym z częściej stosowanych procesów addytywnej produkcji elementów prototypowych w przemyśle. Proces produkcji części z wykorzystaniem stereolitografii opiera się na stopniowym obrysowywaniu kolejnych przekrojów poziomych produkowanej części za pomocą lasera na sukcesywnie zanurzanej platformie w wannie z fotopolimerem. Pod wpływem światła laserowego, dochodzi do polimeryzacji i zestalenia substancji blisko powierzchni roztworu. Po obrysowaniu warstwy, platforma jest obniżana dokładnie o grubość wytworzonej warstwy, a cały proces powtarza się aż do uzyskania całego produkowanego elementu. Technika ta zapewnia wysoką precyzję i powtarzalność przy dobrej jakości powierzchni, oraz - w odróżnieniu od tańszej obróbki skrawaniem - możliwość utworzenia skomplikowanej struktury wewnętrznej elementu. Uzyskane w tym procesie tworzywo sztuczne ma zwykle niską wytrzymałość mechaniczną i może wymagać ręcznej obróbki końcowej w celu uzyskania gładkich form.

Jeśli chodzi o nową żywicę DSM, to bazuje ona na innowacyjnej technologii, która umożliwia wytwarzanie żywic syntetycznych ze skrajnie wysoką udarnością i wysokim naprężeniem niszczącym. Z udarnością osiągająca poziom dochodzący do 0,8 J/cm i modułem sprężystości poprzecznej w zakresie 2000 - 2400 MPa, żywica dysponuje sztywnością standardowych żywic syntetycznych, niejako naśladujących tworzywo ABS. Co więcej jednak wykazuje ona dwukrotnie wyższą udarność oraz wydłużenie przy zerwaniu aż do 20 proc.

Ponieważ żywica DSM ma właściwości zbliżone do tworzyw termoplastycznych, metoda stereolitografii staje się bardziej przydatna do wykorzystywania w procesach Rapid Manufactiring, czyli szybkiego wytwarzania produktów, tj. efektywnej kosztowo, bezpośredniej budowy wyrobów z tworzyw sztucznych bez stosowania oprzyrządowania.

Należy przy tym podkreślić, że dostępne dotychczas na rynku żywice do stereolitografii okazywały się – w porównaniu z tradycyjnymi tworzywami technicznymi, jak polipropylen, ABS, poliwęglan czy nylon – bardziej kruche, co ograniczało ich stosowanie w RM. O ile więc żywice SL potwierdziły swoją przydatność do zastosowań w szybkim prototypowaniu, to już w przypadku szybkiego wytwarzania produktów mogły być wykorzystywane jedynie do tych wyrobów, w odniesieniu do których ich trwałość nie miała pierwszoplanowego znaczenia.

Nową żywicę charakteryzują natomiast takie cechy jak wysoka wytrzymałość do czterech razy wyższa niż standardowych materiałów SL, a także trwałość, która oznacza stałe właściwości nawet w przypadku wysokich temperatur otoczenia i względnej wilgotności powietrza.

Inne wyróżniki żywicy to choćby rozwinięte mechaniczne właściwości po raz pierwszy dorównujące ważnym technicznie tworzywom, jak PP, ABS, PC i nylon. Także wysoka precyzja i estetyka powierzchni, którą odznaczają się materiały SL oraz możliwość stosowania w technologii SL, jako alternatywy dla selektywnego spiekania laserowego (SLS) i odlewania w próżni przesądzają o wartości nowoopracowanego produktu.