Un aperçu des photopolymères

Le terme photopolymère fait référence à une classe de résines photosensibles qui se solidifient lorsqu'elles sont exposées à la lumière ultraviolette (UV). Lorsque la résine photopolymère liquide entre en contact avec une source de lumière UV - généralement une lampe, un laser ou un projecteur - les photoinitiateurs transforment cette énergie lumineuse en énergie chimique. Ensuite, les oligomères ou «liants» et les monomères se combinent, durcissent et forment des liaisons qui créent la structure du polymère. Les photopolymères sont soit des thermoplastiques, qui fondent à haute température, soit des thermodurcissables, ce qui signifie qu'ils ne peuvent pas être fondus ou remodelés une fois durcis par la chaleur.

Les photopolymères représentent la plus grande partie du marché des matériaux de fabrication additive et ont une grande variété d'applications. Aujourd'hui, les photopolymères sont des candidats courants pour les pièces utilisées dans l'industrie dentaire et sont fréquemment utilisés dans le collage des dents ou les revêtements protecteurs. Les adhésifs à base de résine photopolymère sont également largement utilisés pour fabriquer des cathéters, des filtres médicaux, des masques chirurgicaux et même des appareils électroniques spécialisés.

Voici un cours intensif sur ce matériau populaire et son utilisation, ainsi que des considérations clés pour les ingénieurs.

Procédés d'impression 3D photopolymère

Les photopolymères sont compatibles avec un certain nombre de procédés de fabrication additive. Dans tous ces processus, une résine est polymérisée à la lumière, puis une pièce complète ou un prototype est construit couche par couche jusqu'à l'achèvement. Les procédés d'impression 3D photopolymère les plus populaires sont les suivants :

Stéréolithographie (SLA)

La stéréolithographie (SLA) est le procédé d'impression 3D photopolymère original. Pendant l'impression, un laser projette des faisceaux de lumière ultraviolette très concentrés (comme un laser) sur la surface d'une cuve de résine photopolymère.

Le laser solidifie les couches individuelles de résine sur une plate-forme jusqu'à ce que la pièce finale soit terminée. Dans le cas du SLA inversé, le projecteur est placé en bas et la plate-forme monte jusqu'à ce que l'impression soit terminée. Les pièces fabriquées avec ce procédé offrent une finition de surface exceptionnelle, mais ne sont généralement pas aussi résistantes que les pièces fabriquées avec d'autres procédés, tels que la modélisation par dépôt de fil fondu (FDM).

Synthèse numérique de la lumière (DLS)

Carbon® Digital Light Synthesis (DLS)™, anciennement connu sous le nom de Continuous Liquid Interface Production (CLIP), utilise un projecteur numérique pour fabriquer des pièces. Ce processus photochimique projette la lumière UV à travers une fenêtre perméable à l'oxygène transparente aux UV au fond de la cuve. La séquence d'images UV est projetée à travers la fenêtre et dans la résine photopolymère, provoquant la solidification de la pièce et l'élévation de la plate-forme de fabrication.

DLS est un processus d'impression continu et rapide en raison de certaines de ces améliorations de processus. Cependant, la plupart des matériaux disponibles via DLS sont un durcissement en deux parties, ce qui signifie qu'ils nécessitent une cuisson thermique après l'impression pour obtenir leur forme et leurs propriétés finales. Cette deuxième étape de cuisson permet au processus d'impression d'être plus rapide et de produire des propriétés de matériau de qualité supérieure avec une rigidité et une résistance exceptionnelles. Les ingénieurs se tournent vers DLS lorsqu'ils veulent créer de petites pièces isotropes avec d'excellentes propriétés mécaniques.

PolyJet

PolyJet n'utilise pas de cuve de résine photopolymère liquide pour fabriquer des pièces, ce qui le distingue du SLA et du DLS. Au lieu de cela, une couche de résine est pulvérisée sur une matrice de gel, puis dissoute une fois le processus de fabrication terminé.

Les pièces fabriquées avec ce procédé ne sont pas connues pour leur résistance et sont très sensibles aux rayons UV. Heureusement, ce que les pièces PolyJet manquent de résistance, elles le compensent en termes de résolution. PolyJet est le procédé d'impression 3D de choix pour fabriquer des pièces esthétiques avec des finitions de surface inégalées.

Avantages et inconvénients de la résine photopolymère

Les photopolymères ont des applications dans une grande variété d'industries, mais ces applications sont généralement hautement spécialisées. Les résines photopolymères ne sont pas particulièrement solides ou durables par rapport à des matériaux de moulage par injection à haute résistance similaires, et elles sont susceptibles de fluer après avoir porté de lourdes charges pendant une longue période. Cependant, les ingénieurs peuvent construire de petits prototypes à haute résolution avec des surfaces régulières et des géométries complexes en utilisant cette résine. Pour chaque application, les ingénieurs doivent comprendre les exigences spécifiques de leur application et savoir si les matériaux disponibles sont adaptés.

Démarrez avec la résine photopolymère

Malgré les limitations, l'avenir des photopolymères s'annonce prometteur. Divers types de photopolymères présentent déjà des propriétés chimiques et mécaniques uniques qui sont idéales pour une gamme de cas d'utilisation spécifiques. Et à mesure que la technologie progresse, les photopolymères sont appelés à évoluer, permettant aux fabricants et aux équipes de produits de capitaliser sur les avantages du matériau sans sacrifier la durabilité ou la qualité de la finition de surface.

Lorsque vous vous associez à Fast Radius, vous disposez d'une équipe dédiée d'experts en fabrication. Peu importe où vous en êtes dans le processus de conception et de développement, notre équipe d'ingénieurs et de concepteurs chevronnés peut simplifier le processus de production, qu'il s'agisse d'optimiser la conception, de conseiller sur les matériaux et les finitions ou de combiner les processus d'impression 3D avec les processus traditionnels. Chez Fast Radius, nous nous engageons à aider chaque client à innover plus rapidement et plus efficacement. Nous sommes là pour vous — contactez-nous dès aujourd'hui.

Vous souhaitez en savoir plus sur les bases de la fabrication additive ? Consultez le centre de ressources Fast Radius.

Prêt à fabriquer vos pièces avec Fast Radius ?

Commencez votre devis