مطالعه اثر افزودن نانوذرات سیلیکا بر خواص کششی و سختی سطح رزین‌های پخت نوری مورد استفاده در چاپ سه‌بعدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده فرآیند، پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران، تهران، ایران

2 استاد پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران

چکیده

چاپگرسه‌بعدی یکی از فناوری‌های نوظهور است و این قابلیت را ایجاد می‌کند که اجسام سه‌بعدی را با هر نوع پیچیدگی بتوان به صورت لایه به لایه تولید نمود. هدف از تحقیق پیش‌رو بررسی تغییر سختی سطح و خواص فیزیکی و مکانیکی قطعات چاپ شده با روش استریولیتوگرافی برپایه تابش پروژکتور در اثر افزودن نانو ذرات سیلیکا به رزین پلیمری با ساختمان متاکریلاتی می باشد. علت انتخاب این روش بین روش‌های چاپ سه بعدی وضوح بالا، سرعت بالای چاپ و صنعتی بودن آن است. برای این منظور نانوذرات سیلیکا در درصدهای وزنی 1، 3و 5 به‌وسیله هموژنایزر اولتراسونیک به رزین اضافه شدهاست. به‌منظور بررسی و تشخیص خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه‌ها آزمونهای بارکول، کشش، میکروسکوپی الکترونی روبشی و طیف‌سنج مادون قرمز تبدیل فوریه انجام شد. باتوجه به نتایج به‌دست‌آمده افزایش سختی سطح برای لایه آخر نمونه حاوی 5 درصد وزنی نانوذرات سیلیکا در مقایسه با نمونه خالص در حالت بدون پساپخت 76 درصد و پس از کامل شدن پساپخت (105 دقیقه) 16 درصد بوده‌است. همچنین بین درصدهای مختلف نانوذره، نمونه حاوی 3 درصد وزنی با افزایش 5.7 درصدی مدول کششی نسبت به نمونه خالص بهترین نتایج را داشت. در ادامه اصلاح سطح سیلانی نانوذرات انجام شد و نتایج آزمون‌ها نشان داد که در بین درصدهای تهیه‌شده مجددا 3 درصد وزنی به‌دلیل پخش بهتر ذرات در ماتریس نتایج بالاتری از خود به نمایش گذاشت و باعث بهبود 8.8 درصدی استحکام نسبت به نمونه خالص شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of adding nano silica on hardness and tensile properties of stereolithography 3d printed parts

نویسندگان [English]

  • Zahra Shirband 1
  • Soheil Dariushi 2
  • Morteza Behzadnasab 1
1 Department of Polymer Processing, Iran Polymer and Petrochemical Institute, Tehran, Iran.
2 Polymer Processing Faculty. Iran polymer and petrochemical Institute, Tehran,Iran.
چکیده [English]

3D printing is one of the emerging technologies that can create any complex 3D objects by layer by layer printing approach. The purpose of the present study is to study the effects of adding silica nanoparticles to a methacrylate-based UV curable resin on hardness and physical and mechanical properties of the printed parts by projector-based stereolithography (DLP) ,due to it's higher resolution, higher speed and higher capabilities for industrialization. Silica was chosen as additive due to its ability to increase the physical and mechanical properties of the final parts as well as reducing the final price of printed parts. For this purpose, silica nanoparticles were added to the resin in 1, 3 and 5 wt. % with the help of the ultrasonic homogenizer. To investigate the physical and mechanical properties of the specimens, barcol hardness, tensile, FTIR and SEM tests were also performed. In this study, silica nanoparticles were added to the resin at three different weight percentages with the best results showing at 3 wt. % of nano-silica with 5.7% increases in tensile modulus respectively due to better distribution. Furthermore results showed the surface modification of silica nanoparticles enhanced the specimen’s strength further up to 8.8%. The surface hardness increase for the last layer of the samples containing 5% wt. silica nanoparticles in non-post cure state was 76% compared with the pure sample, and 16% after the post cure step (105 minutes). The results showed adding nanoparticles in order to increase hardness of the specimens is so effective.

کلیدواژه‌ها [English]

  • 3D Printing
  • physical and mechanical properties
  • Surface modification
  • Photosensitive Resins
  • Polymeric nanocomposites