Utjecaj parametara ispisa na svojstva poliakrilatne smole korištene u 3D-ispisu

undergraduate thesis

• Title (english): Influence of printing parameters on the properties of polyacrylate resins used in 3D-printing
• Author: Dora Vuković
• Mentor: Domagoj Vrsaljko (mentor)
• Committee member: Domagoj Vrsaljko (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Mirela Leskovac (član povjerenstva)
• Committee member: Zvonimir Katančić (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Chemical Engineering and Technology; Zagreb
• Defense date and country: 2021-09-10, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: TECHNICAL SCIENCES; Chemical Engineering

Abstract

Aditivna proizvodnja je dio proizvodnog strojarstva koja se bavi izradom predmeta nanošenjem materijala u tankim slojevima. Proces započinje konstruiranjem modela u CAD programu te se zatim pomoću neke od tehnologija 3D-ispisa direktno ispisuje iz digitalnog u fizički oblik. U svijetu se iz godine u godinu koristi sve veći broj tehnologija aditivne proizvodnje od kojih se za izradu polimera najčešće koriste stereolitografija (SLA), proizvodnja rastaljenim filamentom (FFF), selektivno lasersko sinteriranje (SLS) i PolyJet postupak (PJM). Stereolitografija se temelji na fotokemijskim procesima u kojima pod utjecajem svjetlosti dolazi do povezivanja monomera u polimere. Cilj ovog rada je istražiti utjecaj različitog kuta ispisa i utjecaj debljine sloja tijekom ispisa na primjenska svojstva smola Clear i High Temp tvrtke Formlabs. Polazi se od hipoteze kako različiti kutovi ispisa i različita debljina sloja ispisa utječu na kemijska, mehanička i toplinska svojstva materijala. U radu su ispitana kemijska, mehanička i toplinska svojstva ispitnih tijela s obzirom na kut ispisa u odnosu na podlogu od 0°, 45° i 90° i s obzirom na debljinu sloja ispisa od 25 μm, 50 μm i
100 μm. Za izradu ispitnih tijela korišten je program Fusion 360 CAD. Za ispitivanje mehaničkih svojstava ispitna tijela su bila podvrgnuta statičkom vlačnom testu na kidalici, za ispitivanje toplinskih svojstava koristila se diferencijalna pretražna kalorimetrija, a za ispitivanje kemijskih svojstava uzorci su bubreni u etanolu, izopropanolu, acetonu i redestiliranoj vodi. Rezultati dobiveni provedenim ispitivanjima pokazali su da kut i debljina ispisa utječu na mehanička, toplinska i kemijska svojstva oba materijala. Povećanjem debljine sloja ispisa dolazi do smanjenja čvrstoće i krutosti uzoraka, ali i povećanja istezanja. Kod toplinskih svojstava, debljina sloja ispisa utječe na temperaturu staklastog prijelaza i entalpiju potpunog očvršćivanja. Povećanjem debljine sloja ispisa povećava se i potrebna toplina za postizanje potpunog umreženja. Ispitivanjem kemijskih svojstava zaključuje se kako sva otapala prodiru u masu oba materijala. Najagresivnije otapalo je aceton, a slijede ga etanol, izopropanol te redestilirana voda kao najmanje agresivno otapalo.

Abstract (english)

Additive manufacturing is a part of production engineering that deals with the production of objects by applying particles in thin layers. Every year, an increasing number of additive production technologies are used in the world, of which stereolithography (SLA), fused filament fabrication (FFF), selective laser sintering (SLS) and PolyJet process (PJM) are most commonly used for polymer production. Stereolithography is based on photochemical processes in which monomers join together to form polymers under the influence of light. The aim of this study is to investigate the influence of different printing angles and the influence of layer thickness during printing on the application properties of Clear and High Temperature resins made by Formlabs. The starting point is the hypothesis that different printing angles and different print layer thicknesses affect the chemical, mechanical and thermal properties of the material. This study examines the chemical, mechanical and thermal properties of the test bodies with respect to the print angle in relation to the print surface of 0°, 45° and 90° and with respect to the print layer thickness of 25 μm, 50 μm and 100 μm. The Fusion 360 CAD program was used to make the test bodies. To test the mechanical properties, the test bodies were subjected to a static tensile test on a UTM, to test the thermal properties a differential scanning calorimeter (DSC) was used, and to test the chemical properties, the samples were swollen in ethanol, isopropanol, acetone and redistilled water. The results obtained by the tests show that print angle and print layer thickness affect the mechanical, thermal and chemical properties of both materials. By increasing the print layer thickness, the strength and stiffness of the samples decrease and the elongation is increased. For thermal properties, the print layer thickness has an impact on the glass transition temperature and the enthalpy of complete curing. Increasing the thickness of the print layer also increases the heat required for achieving the complete crosslinking. For chemical properties it can be concluded that all solvents penetrate in the mass of both materials. The most aggressive solvent is acetone, followed by ethanol, isopropanol and redistilled water as the least aggressive solvent.

• Keywords: aditivna proizvodnja; stereolitografija; akrilatne smole
• Keywords (english): additive manufacturing; stereolitography; acrylate resins
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:149:322193
• Project: Number: KK.01.1.1.04.0006; Title: Otpad i Sunce u službi fotokatalitičke razgradnje mikroonečišćivala u vodama; Acronym: OS-Mi; Leader: Ivana Grčić; Jurisdiction: Croatia; Funder: MZO; Funding stream: Nema
• Study programme: Title: Materials Science and Engineering - Undergraduate study; Study programme type: university; Study level: undergraduate; Academic / professional title: sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva (sveučilišni/a prvostupnik/ prvostupnica (baccalaureus/baccalaurea) inženjer/inženjerka kemijskog inženjerstva)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2023-04-26 12:48:30