Věděli jste, že mícháním resinů můžete dosáhnout nejen nových barev, ale dokonce i různých mechanických vlastností? Konkrétně se budeme bavit o míchání standardních resinů řady Prusament Model s Flex80. Funguje to nějak takhle:

Základní Model resin umožňuje tisk extra detailních dílů ale je tvrdý, takže se při silnějším nárazu může zlomit. Resin Flex80 je sice měkký, pružný, a nárazům odolává, ale jeho schopnost vykreslit drobné detaily je trochu omezená. No a někdy se může stát, že budete chtít vytisknout model s vlastnostmi někde mezi těmito dvěma extrémy. Naštěstí se dají resiny Prusament Flex80 a Model míchat v libovolných poměrech a dosáhnout tak požadovaných vlastností není až taková věda, jak by se na první pohled mohlo zdát. V některých případech můžete dokonce dosáhnout fyzikálních vlastností podobných termoplastickým materiálům a přitom si pořád ponechat schopnost technologie MSLA vytisknout velmi drobné detaily!

Teď trochu krok zpátky – sice to není přímo věda, ale je to zase trochu složitější než že by stačilo smíchat oba resiny v poměru 50:50 a dostat tak nový materiál který je přesně napůl pružný a napůl detailní. Mechanické vlastnosti výsledných materiálů se nemění úplně předvídatelně lineárně. Ale nezoufejte! Nějaké to základní testování jsme už udělali za vás. S informacemi z tohoto článku už snadno doladíte tvrdost, houževnatost a pružnost vaší výsledné směsi přesně tak, jak potřebujete pro váš projekt. 🙂

Mechanické vlastnosti

Nejprve si povíme něco o mechanických vlastnostech. V tabulce níže najdete rovnou výsledky našeho testování, ale rádi bychom vám taky vysvětlili celý proces, jak jsme k těmto grafům a číslům došli, abyste si vaše vlastní směsi mohli snáz doladit. Můžete pak taky provést vlastní testy a o výsledky se třeba podělit s celou komunitou.

Testovací vzorky jsme vytiskli na MSLA 3D tiskárně Original Prusa SL1S SPEED, osušili papírovou utěrkou a pak vytvrdili v CW1S po dobu 0, 3 a 60 min. Poté byly vzorky testovány stejnou metodikou, jaká je zmíněna v TDS na stránkách jednotlivých prodkutů v e-shopu na Prusa3D. Pokud o metodách testování (pevnost v tahu, Charpyho rázová odolnost…) vůbec nic nevíte, stručně jsme se jim věnovali v jednom z našich starších článků, i když tam se netýkají MSLA tisku ale standardních výtisků z filamentu (základní princip je nicméně stejný).

Deformační křivky směsí resinů Model a Flex80 bílé barvy po vytvrzení za 0, 3 a 60 minut. Tečkované čáry jsou směsi resinu Model (M) a resinu Flex80 (F) testované jako tzv. greenbody (G), tj bez vytvrzení (0 min). Přerušované čáry jsou směsi resinu Model (M) a resinu Flex (F) vytvrzené po dobu 3 minut (C3). A konečně plné čáry představují směsi vytištěné a vytvrzené po dobu 60 minut (C60).

Zprůměrované hodnoty mechanických vlastností směsí resinů Model a Flex80 po vytvrzení po dobu 0, 3 a 60 minut

Poměrně vysoký modul pružnosti a pevnost v tahu (max. napětí) modelů z nevytrzeného resinu řady Model víc než stačí na to, aby odolaly vysokým odlupovacím silám při tisku bez delaminace nebo deformace vrstvy. Vytvrzováním materiál  tvrdne, a hodnoty modulu pružnosti, max. napětí a povrchové tvrdosti (Shore D) se zvyšují. Na druhou stranu se snižuje pružnost (prodloužení) a odolnost proti nárazu (Charpy). Resin Flex80 se mění podobně, ale v nevytvrzeném stavu je velmi měkký, s nízkým modulem pružnosti, pevností (max. napětí) a povrchovou tvrdostí (Shore D). To znamená, že je náchylný k roztržení tenkých dílů i během tisku. Vytvrzení pak zvyšuje hodnoty všech mechanických vlastností, a výsledkem je relativně měkký pružný materiál se slušnou tažností a vysokou odolností proti nárazu (nad měřicí rozsah použitého zkušebního zařízení).

Mechanické vlastnosti směsí resinů Model a Flex80 po době vytrvrzení 0, 3 a 60 minut.

Mechanické vlastnosti směsí nelineárně korelují s poměrem resinů Model a Flex80 – tak, jak jsme zmínili na začátku. Řečeno trochu jinak – chování a vlastnosti směsí se nemění přímočaře a předvídatelně. K nejznatelnějším změnám dochází, když směs obsahuje 25 – 50 % (hmotnostních) resinu Model. Směs obsahující 35 % resinu Model má deformační křivku s mezí kluzu při 25 Mpa, modulem pružnosti 1,1 GPa, maximálním napětím 27 MPa a prodloužením ~20 %. Tyto hodnoty s relativně vysokou odolností proti rázům se podobají vlastnostem některých běžných termoplastů. A co to pro nás znamená? Když máme základní údaje, můžeme snáz vyladit poměr směsi tak, aby se co nejvíc přiblížili našim požadovaným mechanickým vlastnostem. Všechny mechanické vlastnosti pořád nějakým způsobem korelují se směšovacím poměrem, takže výsledné mechanické vlastnosti leží pouze někde mezi vlastnostmi čistých pryskyřic Model a Flex80. Jinak řečeno – zvýšení modulu pružnosti a pevnosti v tahu (max. napětí) je spojeno také se zvýšením povrchové tvrdosti (Shore D) a snížením pružnosti (prodloužení) a odolnosti proti nárazu (Charpy).

Rozlišení

Resin Flex80 má o něco nižší rozlišení než resiny řady Model. Pro názornější ukázku jsme si vytiskli testovací objekty (Siemens hvězdy) ve vertikální orientaci s použitím resinů Flex80 a Model a jejich směsí. Střední část objektu se slévá do elipsy, jejíž rozměry se mění s rozlišením. Například širší než vyšší elipsa znamená nižší rozlišení ve směru osy z, protože čím je povrch vodorovnější, tím více materiálu se přidává přílišným vytvrzováním ve směru osy z.

Siemens hvězdy byly vytištěny ve svislé orientaci s různými směsmi resinů Model a Flex80. Výsledky nabízí dobrou vizuální reprezentaci rozdílů v rozlišení tisku a nižšího rozlišení výtisku u resinu Flex80 ve směru osy z způsobených přílišným vytvrzováním.

Velikost sloučené střední části vertikálně vytištěné hvězdy se zmenšuje s rostoucím množstvím resinu Model ve směsi, protože ten má vyšší rozlišení výtisku. Širší než vyšší tvar sloučené střední části výtisků obsahujících vysoký podíl Flex80 je důsledkem výraznějšího přetvrzování ve směru osy z.

Vzhled

Na závěr jsme vytiskli model Prusament Wardragon z našich testovacích směsí resinů Model a Flex80, abychom porovnali změny rozlišení na komplexnějším objektu. Viditelnost detailů závisí především na průsvitnosti resinu, která se zvyšuje s klesajícím podílem pryskyřice Model ve směsi. Nicméně samotná přítomnost detailů na vytištěném objektu se, při zkoumání pouhým okem, zdá být neovlivněna, a to i přes výraznější převytvrzení resinu Flex80 ve směru osy z.

Vzhled vytištěných komplexních objektů s použitím bílých resinů Model a Flex80 a jejich směsí.

Vzhled vytištěných komplexních objektů s použitím bílých resinů Model a Flex80 a jejich směsí.

Závěry

Když je pro vaše použití resin řady Model příliš křehký a nedostatečně odolný proti nárazu, můžete celkem jednoduše přidat trochu Flex80 a dostat tak odolnější materiál. A pokud vám měkký Flex80 dělá problémy, obzvlášť před vytvrzením během tisku, přidáním trošky resinu Model si směs zpevníte. Změna vlastností z pružné na tuhou (houževnatou) směs je nelineární funkcí celkového složení. K nejvýraznější změně mechanických vlastností dochází při 25-50% podílu resinu Model (a 50-75% podílu Flex80). A směs 35 % Model a 65 % Flex80 nabízí velice dobrý kompromis mechanických vlastností (tuhá, ale přitom pořád pružná a odolná proti nárazu). Taková směs má mechanické vlastnosti houževnaté tiskové pryskyřice s bodem kluzu na tahové křivce po 60 min dotvrzování v CW1S.

Přijde vám míchání resinů pro získání lepších mechanických vlastností jako dobrý nápad? Už teď víte, na co nějakou směs použít? Dejte nám vědět v komentářích.

Tisku zdar!