Механизмы повышения прочности при растяжении в фотополимерных композиционных системах для аддитивных технологий методами фотополимеризации в ванне

Abstract

Исследовано влияние методов предварительной обработки компонентов на механические характеристики при растяжении композиционных фотополимерных материалов, применяемых в аддитивных технологиях фотополимеризации в ванне. В качестве матричного материала использована коммерческая фотополимерная смола марки Formlabs, а в качестве наполнителя – измельченные отвержденные отходы той же смолы, что позволяет реализовать принципы циркулярной экономики и снизить себестоимость производства. В рамках работы проведена оценка влияния предварительного нагрева матричного полимера и наполнителя, а также ультразвуковой обработки композиции и установлено, что механическое введение наполнителя в объеме 10 и 20 мас. % в фотополимерную систему без дополнительной обработки приводит к снижению прочности системы. Отмечено, что применение методов предварительной обработки позволяет повысить прочностные характеристики до 45 % при нагреве относительно наполненной системы и до 47 % – при ультразвуковой обработке. Выявлены механизмы улучшения свойств, связанные с повышением адгезии и равномерностью распределения частиц, а результаты подтверждают перспективность использования вторичных материалов.

The effect of component pretreatment methods on the tensile mechanical properties of composite photopolymer materials used in vat photopolymerization additive technologies was investigated. A commercial Formlabs photopolymer resin was used as the matrix material, and ground cured waste of the same resin was used as the filler, which enables the implementation of circular economy principles and a reduction in production costs. The study assessed the effects of preheating the matrix polymer and filler, as well as ultrasonic treatment of the composition. It was found that mechanical introduction of 10 and 20 wt. % filler into the photopolymer system without additional treatment leads to a decrease in the system's strength. It was noted that the use of pretreatment methods allows for an increase in strength characteristics of up to 45 % upon heating relative to the filled system and up to 47 % upon ultrasonic treatment. Mechanisms for improving properties associated with increased adhesion and uniform particle distribution were identified, and the results confirm the potential of using recycled materials.