Structure-property relationship of photo-curable resins for 3D printing

Abstract

ABSTRACT: In this academic work the creation of a structure-property relationship of a photo-curable resin from Aycubic Company was sought. To achieve this, test specimens were design and printed with the Vat photopolymerization Additive Manufacturing technique, most widely known as 3D-printing of photo-curable resins. For the printing process of the test specimens a LCD printer was used. The PHOTON machine by Anycubic was advertised as a SLA apparatus (Stereolithography) and was available at the CCComposites 3D-printing laboratory. I managed to find out the optimum printing parameters and the influence of such parameters in the final mechanical properties of the final part. Not only were these parameters studied but also the post curing process. Traction tests were performed to acquire the strain and stress of the material. By using statistical analysis and a Weibull distribution, the Weibull module regarding both strength data and strain data was obtained as well as the Strength vs strain curve. Moreover, the maximum effective resolution of the printer was determined by means of the design and printing of several micro structures in order to verify the feasibility of this technology for the creation of polymer matrix nanocomposites, and the possible insertion of carbon nanotubes (CNT’s) and Copper nanoparticles (CNP’s).

RESUMEN : En este trabajo se buscó crear la relación estructura-propiedades de las resinas foto curables de la compañía Anycubic, por medio del diseño e impresión de probetas y arreglos estructurales usando la técnica de impresión 3D por estereolitografía (SLA) con una máquina de procesamiento digital de luz (DLP-Digital Light Processing). Ésto con el propósito de determinar los parámetros óptimos de impresión y dimensionar el impacto de los mismos en las propiedades mecánicas de la pieza final. No solo se analizaron los parámetros de impresión, sino también el proceso de post-curado. Se realizaron ensayos de tracción a las probetas para obtener las gráficas de esfuerzo-deformación. Por medio de un análisis estadístico y una distribución Weibull se hallaron dos módulos de Weibull, uno basado en esfuerzo y otro en la deformación, así como la curva esfuerzo vs deformación del material. Adicionalmente se buscó determinar la resolución máxima efectiva de la impresora por medio del diseño e impresión de arreglos estructurales de diferentes tamaños con el fin de verificar la factibilidad de esta tecnología para la creación de nano compuestos de matriz polimérica, y la posible inserción de refuerzos de nano tubos de carbono y nano partículas de cobre.