Fotopolímeros Explicados: Fundamentos e Aplicações

O termo fotopolímero refere-se a uma classe de resinas sensíveis à luz que solidificam quando expostas à luz ultravioleta (UV). Quando a resina fotopolimérica líquida entra em contato com uma fonte de luz UV — tipicamente uma lâmpada, laser ou projetor — fotoiniciadores transformam essa energia luminosa em energia química. Então, oligômeros ou "ligantes" e monômeros combinam, endurecem e formam ligações que criam a estrutura do polímero. Fotopolímeros são termoplásticos, que derretem em alta temperatura, ou termofixos, o que significa que não podem ser derretidos ou remodelados uma vez curados pelo calor.

Fotopolímeros representam a maior parte do mercado de materiais de manufatura aditiva e têm uma ampla variedade de aplicações. Hoje, fotopolímeros são candidatos comuns para peças usadas na indústria odontológica e são frequentemente usados em colagem dentária ou revestimentos protetores. Adesivos feitos com resina fotopolimérica também são amplamente usados para fabricar cateteres, filtros médicos, máscaras cirúrgicas e até eletrônicos especiais.

Aqui está um curso intensivo sobre este material popular e como ele é usado, além de considerações-chave para engenheiros.

Processos de impressão 3D com fotopolímeros

Fotopolímeros são compatíveis com diversos processos de manufatura aditiva. Em todos esses processos, uma resina é curada com luz, então uma peça ou protótipo completo é construído camada por camada até a conclusão. Os processos de impressão 3D com fotopolímeros mais populares incluem os seguintes:

Estereolitografia (SLA)

A Estereolitografia (SLA) é o processo original de impressão 3D com fotopolímeros. Durante a impressão, um laser dispara feixes altamente concentrados de luz ultravioleta (como um laser) na superfície de uma cuba de resina fotopolimérica.

O laser solidifica camadas individuais de resina em uma plataforma até que a peça final seja completada. No caso de SLA invertido, o projetor é colocado na parte inferior e a plataforma se move para cima até a conclusão da impressão. Peças feitas com o processo ostentam acabamento superficial excepcional, mas não são tipicamente tão fortes quanto peças feitas com outros processos, como modelagem por deposição fundida (FDM).

Síntese de Luz Digital (DLS)

A Síntese de Luz Digital (DLS)™ da Carbon®, anteriormente conhecida como Produção de Interface Líquida Contínua (CLIP), usa um projetor digital para construir peças. Este processo fotoquímico projeta luz UV através de uma janela permeável a oxigênio e transparente a UV na parte inferior da cuba. A sequência de imagens UV é projetada através da janela e na resina fotopolimérica, fazendo a peça solidificar e a plataforma de construção subir.

DLS é um processo de impressão contínuo e rápido devido a algumas dessas melhorias de processo. No entanto, a maioria dos materiais disponíveis através de DLS são de cura em duas partes, o que significa que requerem uma cura térmica após a impressão para alcançar sua forma e propriedades finais. Esta segunda etapa de cura permite que o processo de impressão seja mais rápido e produza propriedades de material de maior grau com rigidez e resistência excepcionais. Engenheiros recorrem ao DLS quando querem criar peças pequenas, isotrópicas, com excelentes propriedades mecânicas.

PolyJet

O PolyJet não usa uma cuba de resina fotopolimérica líquida para construir peças, o que o diferencia de SLA e DLS. Em vez disso, uma camada da resina é pulverizada sobre uma matriz de gel e então dissolvida uma vez que o processo de fabricação é concluído.

Peças feitas com este processo não são conhecidas por sua resistência e são altamente sensíveis a raios UV. Felizmente, o que as peças PolyJet perdem em resistência compensam em resolução. PolyJet é o processo de impressão 3D de escolha para fabricar peças esteticamente agradáveis com acabamentos superficiais incomparáveis.

Vantagens e desvantagens da resina fotopolimérica

Fotopolímeros têm aplicações em uma ampla variedade de indústrias, mas estas aplicações são geralmente altamente especializadas. Resinas fotopoliméricas não são particularmente fortes ou duráveis quando comparadas a materiais de injeção de alta resistência similares, e são suscetíveis a fluência (creep) após suportar cargas pesadas por longos períodos. No entanto, engenheiros podem construir protótipos pequenos, de alta resolução, com superfícies uniformes e geometrias complexas usando esta resina. Para cada aplicação, engenheiros precisam entender os requisitos específicos de sua aplicação e se os materiais disponíveis são adequados.

Comece com resina fotopolimérica

Limitações à parte, o futuro dos fotopolímeros parece brilhante. Vários tipos de fotopolímeros já exibem propriedades químicas e mecânicas únicas que são ideais para uma gama de casos de uso específicos. E à medida que a tecnologia avança, os fotopolímeros estão fadados a evoluir, permitindo que fabricantes e equipes de produto capitalizem os benefícios do material sem sacrificar durabilidade ou qualidade de acabamento superficial.

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