Вопрос по технологии изготовления изделий со сложной геометрией поверхности из полимеров

[fencer]

Уважаемые специалисты в сфере химии полимеров. Буду благодарен за любую консультативную помощь в просвещении по некоторым вопросам. Вкратце объясню предмет вопроса. Ниже приведён список полимерных материалов, из которых (по отдельности) изготавливаются изделия со сложной геометрией поверхности –деталь клапана (представьте себе обычную кухонную тарелку, уменьшенную в 40-50 раз) -толщиной порядка 0.1-0.5 мм, площадью не более 12 кв. мм. Изделия изготавливаются их твердых заготовок методом точения. Собственно вопрос: можно ли из нижеприведённых полимеров изготавливать изделия аналогичных размеров и геометрии, но путем 3д-печати layer-by-layer. Можно ли печатать напрямую для придания изделию заданных размеров и геометрии из расплавленного полимера или для фиксации потребуется добавить в состав УФ-фиксатор или что-то ещё? Проще говоря:
1) можно ли использовать жидкие формы приведённых ниже полимеров для 3д-печати ?
2) получится ли из жидкого полимера изделие заданных параметров с сохранением всех жёстких свойств путём естественного затвердевания (фиксации) как если бы оно было бы изготовлено из твёрдой заготовки указанных полимеров? Или потребуется уф-добавка для фиксации. Или потребуется что-то ещё?
3) Можно ли добиться более тонкой толщины (до 0.1 мм включительно) изделия из указанных материалов, но с сохранением минимальной жёсткости, препятствующей деформации изделия?
Вы уж извините, я не профессионал в вашей сфере, поэтому вопросы могут показаться не совсем корректными. Но суть , я надеюсь, донёс.
Дело в том, что ваши ответы очень помогут в реализации некоторых важных решений в отечественной (российской) медицине. В дальнейшем возможна кооперация по технологии изготовления. Буду рад любым замечаниям , предложениям и возможности обсудить вопросы по этой теме.

Polymer/Principal Monomer Types:
1) Polymethyl methacrylate
2) Silicone
3) TRIS* with methylmethacrylate (MMA), dimethylitaconate, methyl acrylic acid (MAA), tetraethylene
glycol dimethacrylate (TEGDMA)
4) TRIS with 2,2,2,-trifluoroethyl methacrylate, MAA,MMA, 1-vinyl-2-pyrrolidone (VP), EGDMA
5) Co-Siloxy-fluoromethacrylate
6) TRIS with 2,2,2,-trifluoroethyl methacrylate, MAA,MMA, siloxy-based polyether macromer, EGDMA
7) TRIS with 2,2, 2,-trifluoroethyl methacrylate, VP, MAA, EDGMA
8) Co-Fluoro-siloxanylstyrene

*TRIS- methacryloxypropyl tris(trimethylsiloxy)silane

[fencer]

Сразу постараюсь уточнить вопрос. Одно из самых главных качеств, это почти идеально гладкие поверхности.Модель детали показана на рисунке. Диаметр -11 мм, толщина -0.2 мм. Требуемая толщина должна быть в пределах 0.05-0.1 мм.
Дело в том, что опытные образцы на сегодняшний день изготавливаются путём вытачивания из заготовок резцом с алмазным наконечником из достаточно дорогого материала (см. ниже) . Изготавливаются внутренняя и внешняя поверхности, далее идёт специальная шлифовка поверхностей. В конце происходит специальная шлифовка краёв для максимального сглаживания углов.
Используемый материал - по сути полимеры, предшественником которых являлся polymethylmethacrylate (PMMA) , представлены в списке ниже
Материалы-нетоксичные или малотоксичные, биосовместимые.
1) Polymethyl methacrylate
2) Silicone
3) TRIS* with methylmethacrylate (MMA), dimethylitaconate, methyl acrylic acid (MAA), tetraethylene
glycol dimethacrylate (TEGDMA)
4) TRIS with 2,2,2,-trifluoroethyl methacrylate, MAA,MMA, 1-vinyl-2-pyrrolidone (VP), EGDMA
5) Co-Siloxy-fluoromethacrylate
6) TRIS with 2,2,2,-trifluoroethyl methacrylate, MAA,MMA, siloxy-based polyether macromer, EGDMA
7) TRIS with 2,2, 2,-trifluoroethyl methacrylate, VP, MAA, EDGMA
8.) Co-Fluoro-siloxanylstyrene
*TRIS- methacryloxypropyl tris(trimethylsiloxy)silane

Все материалы для изготовления - импортного производства. Наша задача- максимально удешевить технологию производства конечного изделия без потери качественных свойств и перенести её в пределы России.Более того, требуется максимально , насколько это возможно уменьшить толщину ( параметр T должен быть в пределах 0.05-0.1 мм) . 3D-печать как мне кажется позволит опустить промежуточные стадии обработки/шлифовки изделия , а также замена вытачивания печатью сможет съэкономить расходуемый материал заготовок. Вопросы остаются прежние:
1) можно ли использовать жидкие формы приведённых выше полимеров для 3д-печати ?
2) получится ли из жидкого полимера изделие заданных параметров с сохранением всех жёстких свойств путём естественного затвердевания (фиксации) как если бы оно было бы изготовлено из твёрдой заготовки указанных полимеров? Или потребуется уф-добавка для фиксации. Или потребуется что-то ещё?
3) Можно ли добиться более тонкой толщины (до 0.1 мм включительно) изделия из указанных материалов, но с сохранением минимальной жёсткости, препятствующей деформации изделия?

[Shadow]

видимо уже изготавливают самым оптимальным образом, т.е. вытачивают.
а так ваши вопросы тянут на целую докторскую

[kei0112]

чем-то смахивает на контактные линзы.
да и применение 3-д - весьма проблематично- там пульсирующая слойная подача материала - обязательно будут стыковочные швы по слоям.
лить детали с размерами 10-20 микрон - ?
мне так кажется.

[сб-60]

Поинтересуйтесь микрилитьевыми машинами. Да и кого разместить заказы тоже найдете

[fencer]

видимо уже изготавливают самым оптимальным образом, т.е. вытачивают.
а так ваши вопросы тянут на целую докторскую

чем-то смахивает на контактные линзы.
да и применение 3-д - весьма проблематично- там пульсирующая слойная подача материала - обязательно будут стыковочные швы по слоям.

Спасибо за ответы!
Согласен, но отчасти. Вопросы , конечно, сложные. Но стоимость оборудования для 3д печати снижается быстро. Рынок наполняется. Уже есть попытки реализовать то, чем я у вас интересуюсь. https://www.luxexcel.com/prototype-manufacturing/ , https://www.luxexcel.com/image-gallery/ Вот пример. У этих ребят вроде пока получается, но то , чем я интересуюсь- отличается немного от того, что пытаются сделать они.Да, изделие можно условно назвать линзой, но это "специальная линза" и у неё другое предназначение. В конечном счёте главный вопрос в том, что методом точения нельзя уже сделать линзу более тонкую,а это критически важно. Важно и то, что такие изделия по сути заказные, штучные. Каждая линза должна быть уникальна под свой клинический случай. Т.е, в перспективе, такая линза должна быть изготовлена на заказ в сжатые сроки. Методом точения такого добиться не удасться. Более того, стоимость отходов и методов обработки определяет экономический порог.Сегодня он достаточно высокий. Так вот этот порог надо сделать максимально низким для повышения доступности и рентабельности и конкурентноспособности по сравнению с западными аналогами. Всё это нужно сделать максимально доступным для детей с проблемным зрением.

[kei0112]

понятно, что все двигается вперед, и даже технологии. если это оптическая деталь, то при литье возможно искажение за счет неравномерности потоков.
мне больше нравиться термо-вакуум формовка- попробуйте здесь покопаться. применять листовой исходный материал и т.д.
как то так.

[fencer]

Спасибо. Иду копаться. Можно предсказать , выйдет ли это дешевле точения с последующей комплексной обработкой?

P.S. На аватарке - angrycat?)

[kei0112]

Спасибо. Иду копаться. Можно предсказать , выйдет ли это дешевле точения с последующей комплексной обработкой?

P.S. На аватарке - angrycat?)

наверное- не знаю- просто кот понравился. я кошатник.
по поводу проблемы - мне видится это так: 1. подбираете лист материала с необходимой толщиной.2. изготавливаете матрицу и пуансон с необходимыми параметрами ( возможно и с нагревом и последующей вырубкой.3. закладываете лист между смазанными частями и сдавливаете все на прессе , при необходимости нагреваете и формуете). это общая концепция. думаю местные знатоки что-то еще подскажут и посоветуют.
пока так.

[сб-60]

Думаю поверхность у листа будет не соответствовать.

[kei0112]

почему. мне кажется. что первостепенной задачей стоит получение предварительной обработанной заготовки, которая потом дорабатывается другими технологиями.

[Sergpolimer]

Интуиция подсказывает, что данный продукт можно шлепать в автоматическом или полуавтоматическом режиме big-bag-ами,
это всего лишь интуиция, тут есть над чем поработать

[cs-mb]

Polymer/Principal Monomer Types:
1) Polymethyl methacrylate
2) Silicone
3) TRIS* with methylmethacrylate (MMA), dimethylitaconate, methyl acrylic acid (MAA), tetraethylene
glycol dimethacrylate (TEGDMA)
4) TRIS with 2,2,2,-trifluoroethyl methacrylate, MAA,MMA, 1-vinyl-2-pyrrolidone (VP), EGDMA
5) Co-Siloxy-fluoromethacrylate
6) TRIS with 2,2,2,-trifluoroethyl methacrylate, MAA,MMA, siloxy-based polyether macromer, EGDMA
7) TRIS with 2,2, 2,-trifluoroethyl methacrylate, VP, MAA, EDGMA
8) Co-Fluoro-siloxanylstyrene

*TRIS- methacryloxypropyl tris(trimethylsiloxy)silane

вы уверены, что точите клапаны из всех перечисленных материалов (сильно в этом сомневаюсь)?
при 3-д печати физ-мех очень низкий. в списке присутствуют экзотические полимеры, которые в обычной жизни не встретишь.
что мешает перейти на какой-нибудь один полимер?

[Томашев Михаил]

Забудьте про классический 3D для таких деталей.

Первое, что приходит на ум - штамповка. Живой пример - блистеры для медикаментов. Там, по поверхностному взгляду, достигается всё, что вам нужно.

Помогите разобраться с материалом,очень похож на кость,нужно что бы крошился как кость,и вообще как работать с меломином?

Разобрались уже?
Прочитайте про биллиардные шары - они отвечают вашим требованиям.

[fencer]

вы уверены, что точите клапаны из всех перечисленных материалов (сильно в этом сомневаюсь)?
при 3-д печати физ-мех очень низкий. в списке присутствуют экзотические полимеры, которые в обычной жизни не встретишь.
что мешает перейти на какой-нибудь один полимер?

прочитайте пожалуйста пост № 6 в этой теме- там есть описание изделия. И в посте выше есть изображение изделия. Давайте я по-другому задам вопрос! Те полимеры, что указаны мной в списке- это то, из чего делают сегодня изделия. Это ортокератологическая линза. Для упрощения, мною были названы клапаном, но их механизм действия действительно схож с действием клапана.Эти полимеры в разной степени соответствуют общепринятым параметрам, необходимые для длительного ношения без последствия для роговицы глаза человека: такие как газопроницаемость, гидрофобность, токсичность, индекс преломления и пр. - это скажем так, критические константы, которые определяют пригодность материала для изготовления из них линз этого типа. По ссылкам https://www.luxexcel.com/prototype-manufacturing/ , https://www.luxexcel.com/image-gallery/ , я их повторно указывал выше , можно ознакомиться с технологией изготовления разных изделий в т.ч. линзы методом 3д печати.Но там , естественно , рабочий материал - другой. Можно ли с помощью данной технологии , но используя полимеры из моего списка (см.выше) изготовить линзы с параметрами и геометрией как я указывал выше?

Забудьте про классический 3D для таких деталей.

Почему?? Вы не проходили по ссылкам? https://www.luxexcel.com/prototype-manufacturing/ , https://www.luxexcel.com/image-gallery/

Уважаемые форумчане! Те , кто пытаются мне помочь- спасибо, я действительно это оценил ! Те предложения, которые были обозначены в ходе дискуссии- у меня на стадии изучения.

[Томашев Михаил]

Почему?? Вы не проходили по ссылкам? https://www.luxexcel.com/prototype-manufacturing/ , https://www.luxexcel.com/image-gallery/

Вы прототипирование с массовым производством не путайте. После Требуемая толщина должна быть в пределах 0.05-0.1 мм. — туда можно было и не ходить.
При допуске даже 10% нужна точность до 0,01 мм. Без дообработки такая точность пока 3D печати не по плечу. И ходить никуда не надо.

[fencer]

... даже 10% нужна точность до 0,01 мм. Без дообработки такая точность пока 3D печати не по плечу

А какая по плечу? Какой минимальный сейчас порог доступа ?

[Томашев Михаил]

... даже 10% нужна точность до 0,01 мм. Без дообработки такая точность пока 3D печати не по плечу

А какая по плечу? Какой минимальный сейчас порог доступа ?

У массовых моделей 3D принтеров для пластиков, с учётом слабоконтролируемых условий усадки готовых изделий это от нескольких десятых до целых мм. Плюс проблема крепления изделия к подложке. Так что ваши требованиях к толщине 0,1 мм пока не реализуемы в ожидаемом вами ценовом диапазоне.
Я бы смотрел в сторону выращивания плёнок на сформованных подложках - наливаешь жижу на матрицу и она застывает плёнкой нужной формы, толщины и прозрачности.

[kei0112]

Я бы смотрел в сторону выращивания плёнок на сформованных подложках - наливаешь жижу на матрицу и она застывает плёнкой нужной формы, толщины и прозрачности.[/quote]

в этом есть свой резон, геммору будет не меньше. больше как то привлекает аналог блистеров.
мне так кажется.