Изготовление изделий сложной геометрии 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

[avor]

Тарелька - это простой форма, совсем не сложный(как пуговица). Можно прессовать из любой пластмасс, которая прессуется(АБС, ПП,ПВХ,Полиформальдегид, поликарбонат, оргстекло) под давлением, заказать прессформу и прессовать, одна прессформа стоит от 1000уе до 5000уе в вашем случае я думаю в 1000 уложится ибо маленькая и простенькая. Одной прессформы хватает на 50000-100000 изделий.
1)Наверное можно с инициаторами или отвердителями.
2) Получится, а вот вопрос про жесткие свойства надо задавать производителям этих "чернил" для 3D принтера там многое зависит от свойств исходных веществ и отвердителей и условий отверждения. Но вопрос должен быть конкретным вы должны указать необходимые вам параметры как то: модуль упругости, предел прочности, предел текучести и тд и спросить достигаются ли эти значения в 3D изделии из и "чернил"
3)Из пластмассы вряд ли. Нужно использовать металл или композит(стеклопластик, углепластик, металлопластик, оганотекстолит)

[fencer]

Спасибо за ответ! Я понял. Просто сразу постараюсь уточнить вопрос. Одно из самых главных качеств, это почти идеально гладкие поверхности. Позволит ли прессовка достичь таких параметров без последующей обработки? 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?

[Любитель_Манниха]

Лазерную стереолитографию не рассматривали?

[ Post made via Android ]

[avor]

Промышленный шпиёнаж, да еще какой-то не умелый.

Подозреваемый! ВЫ путаетесь в показаниях!

Толщина у вас началась с 200 микрон, потом перешла в 100, а потом в 50. В следующем посту она станет 25 микрон, а концу нашей беседы видимо перейдет в область нанометров.

Полимеры!
Все что вы перечисляете похоже на то, что используется для протезирования, но без учета, механических свойств.
По пункту 2
Силикон кстати это кремний или полисилоксановые резины? Если это резины, то посмотрите на протезы сисек. Вас устроит такая жесткость??7!!!!

По пункту 1
Оргстекло ПММА я бы не назвал биоинертным материалом. Зато оно жесткое и прочное.
По пункту 3 - 8 'Это все похоже на фантазии на тему мономеров для мягких контактных линз. МЯГКИХ!!!!!
Очень похоже на выписку из патента, где перечисляются все известные относительно биоинертные материалы, что бы никто, не дай бог, их не использовал, для обхода патента.

И так если вы хотите ходить по кругу продолжим:
1) можно ли использовать жидкие формы приведённых выше полимеров для 3д-печати ?
Ответ можно , но не жидкие формы, а смесь мономеров отверждаемую(полимеризуемую) при печати. Ответ на вопрос, который вы не озвучили, но я должен прочитать на расстоянии: 3D - печать для изготовления вашей детали из таких мономеров использовать НЕЛЬЗЯ.
По двум причинам:
1)Прочность полученных изделий ни к черту не годная
2)Качество поверхности полученных изделий недостижимо.

2)Вы не понимаете разницу между повышением вязкости полимера при снижении температуры(по всей видимости это вы называете естественным затвердиванием) и его полимеризацией. Указанные вами МОНОмеры "затвердивают" при полимеризации "не естественным" по вашей терминологии путем. И опять пытаясь расшифровать ваш не заданный вопрос про свойства полученного полимера. Будут ли отличаться механические свойства полимера полученного на 3Д принтере, от свойств полимера полученного в промышленности. Да, будут и не в лучшую сторону, потому что условия процесса полимеризации сильно отличаются.
3)50 микрон это довольно тонкая пленка это толщина меньше чем у подложки самой тонкой фотопленки на основе PET. вас устроит такая прочность. Вы же никак не формализуете свои вопросы совершенно непонятно что такое "достаточно для сохранения формы". Под какой нагрузкой должна сохранятся форма? Если под собственным весом изделия - легко, если эта нагрузка исчисляется 5-10 граммами, то хрена лысого.

-Просто сразу постараюсь уточнить вопрос. Одно из самых главных качеств, это почти идеально гладкие поверхности. Позволит ли прессовка достичь таких параметров без последующей обработки?
Овет ДА! Но пластик должен быть термопластом, если это реактопласт, то нужно отверждение в блоке.

[fencer]

Промышленный шпиёнаж, да еще какой-то не умелый.

Вы мне льстите). Я всего лишь врач ).

Подозреваемый! ВЫ путаетесь в показаниях!

Не согласен: то что на схеме -это то, что есть сегодня. Изначально в первом посте я указал разброс от 0.1мм до 0.5мм. Т.е идеал - это сохранить геометрию на минимальной толщине. 100 микрон будет очень желаемый результат.
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.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.

Лазерную стереолитографию не рассматривали?

Иду курить мануалы... Не повлияет ли это на свойства указанных в списке полимеров? И можно ли их использовать "как есть" или нужна фиксирующая добавка?

посмотрите на протезы сисек. Вас устроит такая жесткость??7!!!!

Меня вполне устраивает жёсткость натуральных сисек)
Касательно силикона- это тот, что в т.ч. используется в контактных линза. Уж простите, точнее не скажу.)

Это все похоже на фантазии на тему мономеров для мягких контактных линз. МЯГКИХ!!!!!

Да, линзы, но не мягкие, а жесткие, газопроницаемые. Ортокератологические.

Очень похоже на выписку из патента, где перечисляются все известные относительно биоинертные материалы, что бы никто, не дай бог, их не использовал, для обхода патента.

нет, конечно. Выписка из Biomaterials Science "An Introduction to Materials in Medicine" Third Edition Edited by Buddy D. Ratner, Ph.D -копия книги имеется в гуглбукс. Там просто указаны основные на сегодняшний день материалы для изготовления.

Под какой нагрузкой должна сохранятся форма? Если под собственным весом изделия - легко, если эта нагрузка исчисляется 5-10 граммами, то хрена лысого.

Нагрузка- давление век закрытых глаз на поверхность глаза.
Пусть желаемая толщина изделия будет -100-150 микрон.

По остальным пунктам- пока рабираюсь... Спасибо! Ещё раз спасибо за ответы!

Ребят, я не специалист в вашей теме, но так уж сложилось, что мне это необходимо и интересно! Поэтому , звиняйте за дилетантские вопросы). Мне нужно проверить концепцию. Жизнеспособно это будет или нет.

[avor]

--- 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.

С этого надо было начинать. Каждое изделие изготавливается в единственном экземпляре и имеет свой уникальный типоразмер, как слепок с лица.

Здесь возможно два типа стратегии:
1) Дешевая унификационная. Вы проводите 3Д сканирование предполагаемых вариаций форм для большой популяции людей. И разрабатываете систему унифицированных формо размеров(как колодка и размеры для обуви). Ну допустим их будет 100 типаразмеров. Далее вы один раз за дорого изготавливаете 100 пресс-форм. А потом задешево штампуете в них пуговки из пленочного оргстекла. Типо размер подбирается после съемки мерки с человека и подбора наиболее близкого из 100 типоразмеров. Примерно так делают мягкие линзы. только там используют полимеризацию в блоке(, а не прессование).
2)Дорогой индивидувальный.
Вы делает виртуальную 3Д модель изделия по слепку. Затем вы делает две ответки для нее или проще говоря 3Д модель литьевой формы для изделия. Затем вы печатаете на 3Д принтере модель литьевой формы. После чего вам предстоит полировка поверхностей литьевой формы на оптическом оборудовании. После чего вы покрываете литьевую форму разделяющей жидкостью и заливаете в нее композицию мономеров и отвердителей(инициаторов). Далее в этой литьевой форме идет полимеризация в блоке и образование твердого изделия после чего вы разбираете литьевую форму и извлекаете инд. пошив, а не шир.потреб наружу. Остается зачистить огрехи затеков и швы литьевой формы на оптическом станке отмыть изделие стерилизовать и вставить в глаз.

[dan14444]

Если уж нужны тонкие, жёсткие, прозрачные линзы - то почему в списке нет поликарбоната? Всяко лучше РММА будет...

[fencer]

Самое важное свойство материала в данном случае- это его газопроницаемость. Она должна быть не ниже необходимых нормативных стандартов. У поликарбоната газопроницаемость нулевая. По этой причине он не подходит... PMMA в данном случае рассматривается как концепт.

[agent WD-40]

А как же усадка при полимеризации? Для ПММА 20%. ПММА точно не подходит. Он не газопроницаемый.

[kali666]

Там не ПММА нужен, в строке, где он стоит.
Если в область медицинских дел(уж простите, сильно по диагонали читала ветку), то там чаще монометакриловый эфир этиленгликоля используют
По 3D печати - ММА не пойдет, фторзамещенные- хз. Основное ограничение(в данном случае!!!!) - летучесть...ну и прочие специфические чудеса, свойственные технологии