本发明涉及3d打印领域,具体涉及一种3d薄壁壳状产品的后固化方法。
背景技术:
1、在3d打印中,特别是使用数字光处理(dlp)技术时,后固化在业内是一个比较通用的关键步骤,通过光引发或热引发的方法,进一步聚合未反应的树脂来提高其基体材料的反应完整性,用于增强打印件的理化性能。常见的后固化方法是使用一定波长(例如205-460nm)的光照,使用一定的光照参数,引发3d打印后的残余树脂中光引发剂进行反应。
2、可是想要获得良好的产物理化性能需要特定的光照参数,但是优异理化性能对应的后固化参数光引发聚合反应的速率通常很快,这意味着在短时间内会有大量的热量产生。这一现象具体是由以下几个原因产生:
3、光能转化为热能:紫外光(uv光)是一种高能量的电磁波。当uv光照射到光敏材料(如光敏树脂)上时,这些材料吸收了光能,部分光能被转化为热能,从而导致温度升高;
4、光化学反应释放热量:在紫外光的照射下,光敏材料内部发生光化学反应,如自由基聚合或阳离子聚合。这些反应会打断分子的化学键并形成新的键,这个过程中会释放出化学能量的一部分,以热能的形式表现出来;
5、材料内部摩擦:在紫外光的照射下,材料内部的分子发生重排和交联,这会引起分子间的摩擦,摩擦过程会产生热量。这种分子运动和摩擦也会导致温度升高;
6、光敏剂和光引发剂的作用:光敏剂和引发剂在紫外光的作用下会分解成自由基或其他活性物种,这些物种会引发聚合反应,形成长链聚合物。在这个过程中,部分能量会以热的形式释放。
7、在复合材料固化过程中,由于壳状产品的厚度影响其内部温度的均匀性,导致固化度在时间域和空间域的固化度差异并产生内部残余应力。这些热量既无法通过导热基座及时导出,也无法通过环境温度进行瞬时调控,所以会在产品上积累。可一旦这些热量不能及时有效地散发出去,就会在局部区域产生温度梯度,从而导致材料的不均匀膨胀或收缩,这种不均匀膨胀可以进一步加剧内部应力,进而引起最终产物的变形或精度损失。而且受热后容易造成矫治器颜色发白,影响后续的医疗观察。
8、而在低温下进行后固化过程,温度对后固化过程也是有影响的,例如,温度不仅影响聚合反应的速率,还影响材料的物理性质和最终的固化状态。具体地,在超低温下,聚合反应的速率会显著减慢。这是因为分子运动减缓,反应物之间的碰撞机会减少,导致反应速率下降。这种状态下的材料可能不易于聚合反应中的分子移动,从而影响交联密度和材料的最终性能。
9、因此,需要使用一种方法来解决上述问题。
技术实现思路
1、因此,为了克服上述现有技术的缺点,本发明提供一种3d薄壁壳状产品的后固化方法,该方法可控制产品在整个后固化过程的反应温度在预设区间内,且快速带走因剧烈反应产生的热量,从而在保证产品物理性能的同时,尽量减少变形。
2、为了实现上述目的,本发明提供一种3d薄壁壳状产品的后固化方法,包括:用8℃~12℃的等离子气流对已3d打印完成的薄壁壳状产品表面进行持续喷射,所述等离子气流中氮气的比例不小于95%且氧气含量不大于2%;所述薄壁壳状产品的最大厚度在0.2mm-2.0mm之间;通过紫外光在光引发的方式对所述薄壁壳状产品进行后固化,整个后固化过程的反应温度在0℃~20℃的区间内,后固化过程中维持等离子气流在预定速度;后固化完成,关闭紫外灯,再关闭等离子设备,取出薄壁壳状产品。
3、在一个实施例中,所述等离子气流为氮气和惰性气体的组合气流。
4、在一个实施例中,喷出所述等离子气流的喷口与薄壁壳状产品间的距离在15~25mm之间。
5、在一个实施例中,采用等离子气流对已3d打印完成的薄壁壳状产品表面进行持续喷射预定时长后,再通过紫外光对所述薄壁壳状产品进行后固化。
6、在一个实施例中,所述预定时间为10s~60min。
7、在一个实施例中,所述等离子气流的功率范围是60~100w。
8、在一个实施例中,采用特定的光照间隔时间通过紫外光在对所述薄壁壳状产品进行后固化。
9、在一个实施例中,整个后固化过程的反应温度在7℃~17℃的区间内。
10、在一个实施例中,将所述薄壁壳状产品放置在所述后固化箱内的金属网上,所述金属网的网格间隙在2mm×2mm~20mm×20mm。
11、在一个实施例中,所述紫外光的波长范围是410~315nm。
12、在一个实施例中,所述等离子气流在喷口处的预定速度为60~100m/s。
13、在一个实施例中,薄壁壳状产品可以是矫治器。
14、与现有技术相比,本发明的优点在于:采用等离子气流通过多种机制“燃烧”掉物体表面的未固化单体或多聚物,并利用等离子气流本身的低温形成热对流带走紫外光照引发的聚合反应产生的热量,使得薄壁壳状产品内部不会产生温度梯度,从而保证薄壁壳状产品的均匀膨胀或收缩,避免薄壁壳状产品的变形,并保证薄壁壳状产品最终成品的精度。且通过等离子气流本身的低温还可以避免薄壁壳状产品受热发白,保证了最终成品的透明度,有利于后续的产品佩戴隐形效果/美观性。
1.一种3d打印薄壁壳状产品的后固化方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,所述等离子气流为氮气和惰性气体的组合气流。
3.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,喷出所述等离子气流的喷口与所述薄壁壳状产品间的距离在15~25mm之间。
4.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,采用等离子气流对已3d打印完成的薄壁壳状产品表面进行持续喷射预定时长后,再通过紫外光对所述薄壁壳状产品进行后固化。
5.根据权利要求4所述的后固化方法,其特征在于,所述预定时间为10s~60min。
6.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,所述等离子气流的功率范围是60~100w。
7.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,采用特定的光照间隔时间通过紫外光在对所述薄壁壳状产品进行后固化。
8.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,整个后固化过程的反应温度在7℃~17℃的区间内。
9.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,将所述薄壁壳状产品放置在所述后固化箱内的金属网上,所述金属网的网格间隙在2mm×2mm~20mm×20mm。
10.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,所述紫外光的波长范围是515~315nm。
11.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,所述等离子气流在喷口处的预定速度为60~100m/s。
12.根据权利要求1所述的后固化方法,其特征在于,所述薄壁壳状产品为矫治器。