Особенности фотополимеризующихся композиций для стереолитографии с лазерами видимого диапазона генерации

Научная библиотека Комментариев к записи Особенности фотополимеризующихся композиций для стереолитографии с лазерами видимого диапазона генерации нет

Малов И.Е., Шиганов И.Н. // Журнал: Инженерный журнал: наука и инновации, #6(6)/2012, с: 91-98, УДК 37(09) 84/6(970)

В настоящее время на рынке быстрого прототипирования предлагается широкий спектр фотополимеризующихся композиций (ФПК) для лазерной стереолитографии с ультрафиолетовым фотоинициирующим излучением. Данные композиции изготовляют на основе акриловых и эпоксидных мономеров. Наряду с этим разрабатываются ФПК, способные полимеризоваться под действием видимого излучения. Использование таких композиций позволит снизить стоимость стереолитографического оборудования, оснастив его лазерами, генерирующими излучение видимого диапазона. Исследования процессов поглощения видимого излучения новыми ФПК показали тенденции, схожие с процессами поглощения ультрафиолетового излучения традиционными композициями.

Использование лазерного излучения в фотохимических процессах представляет значительный интерес вследствие его когерентности и монохроматичности, а также возможности избирательно и пространственно-селективно воздействовать на вещество.
В лазерной стереолитографии формирование трехмерного объекта осуществляется путем послойной полимеризации жидкой композиции. Этот метод включает в себя:
— создание компьютерного образа детали;
— разбиение образа на тонкие слои;
— расчет траектории движения лазерного луча и последовательное воспроизведение соответствующих поперечных сечений на поверхности жидкой фотополимеризующейся композиции (ФПК) сфокусированным пучком инициирующего полимеризацию лазерного излучения путем перемещения его по заданной траектории.
В месте воздействия луча жидкая ФПК переходит в твердое состояние с образованием тела выращиваемого изделия.

Стадии процесса полимеризации и у акриловых, и у эпоксидных композиций одинаковы: инициирование; рост цепи; обрыв цепи [3].
Для инициации реакции фотополимеризации в лазерной стереолитографии наиболее часто используется ультрафиолетовое излучение.
Это связано с тем, что энергии кванта hν ультрафиолетового излучения достаточно для разложения (гомолиза) ряда органических соединений, входящих в ФПК в качестве фотоинициатора. Фотоинициаторами могут быть производные бензофенона, антрахинона, тиоксантона, асцилфосфиноксиды, пероксипроизводные и т. д. В частности, для ФПК, отверждаемом в видимом свете, применяют краситель под названием «Бенгальская роза» [4].

Для лазерного излучения с низкой энергией фотонов (λ = 532 нм) была разработана новая акриловая ФПК. При этом была использована система инициации, имеющая принципиальное отличие от систем инициации, применяющихся для фотополимеризации под воздействием лазерного ультрафиолетового излучения. Система инициации нового ФПК содержит дополнительный элемент — фотосенсибилизатор (химическое соединение, эффективно поглощающее лазерное излучение длины волны), а фотоинициатор является соинициатором (донором электрона). В результате этих преобразований механизм
инициирования стал протекать следующим образом.
Зеленое лазерное излучение, попадая в ФПК, поглощается молекулами сенсибилизатора (красителя), которые переходят в возбужденное триплетное состояние. Возбужденный сенсибилизатор взаимодействует с соинициатором и образует комплекс столкновения.
При этом происходит перенос заряда — эксиплексное состояние (термин «эксиплекс» указывает на возникновение возбужденного комплекса определенного стехиометрического состава, образованного возбужденной молекулой и одной или несколькими другими молекулами, находящимися в основном состоянии) и передача энергии.

Одной из задач исследования было определение механизма поглощения видимого излучения динамически изменяющейся средой. Объектом исследования стали акриловые ФПК, способные полимеризоваться под действием лазерного излучения с длиной волны λ = 532 нм.
Суть работы заключалась в нахождении зависимости коэффициента поглощения ФПК от времени воздействия лазерного излучения с длиной волны 532 нм и его мощности (до 80 мВт).
Для изучения механизма поглощения был создан экспериментальный стенд (рис. 1), позволяющий записывать непрерывную функцию изменения мощности проходящего лазерного излучения в виде набора дискретных значений этой функции (частота дискредитации составляла 15 Гц). Для записи данных использовалось программное обеспечение, производилась общая предварительная обработка сигнала (фильтрация, шумоподавление, оценка качества, резка
сигналов и пр.). Полученные данные подвергались предварительной обработке и последующему обсчету по общему алгоритму.

Полное содержание статьи: http://engjournal.ru/articles/230/230.pdf

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top