Surface treatment of 3D-printed moulds for transparent thermoset materials for optical applications

Sammanfattning

Detta examensarbete bygger vidare på tidigare projektkurs om optiskt transparenta, självhäftande härdplastlinser avsedda att ”uppgradera” exempelvis solglasögon, sportglasögon eller skidglasögon till glasögon med styrka. Syftet med studien var att förbättra den optiska transparensen och tillverkningsprocessen för polymerlinser gjutna i 3D-printade PLA-formar. Arbetet kombinerade additiv tillverkning och ytbehandling genom optimering av CAD-designade formar tillverkade med en FDM 3D-skrivare. Olika 3D utskrivnings parametrar, ytbehandlingar och tiol-en-beläggningsformuleringar utvärderades med avseende på härdningsbeteende, ytråhet, optisk klarhet och avformningsegenskaper. Beläggningarna karakteriserades med FTIR, crosshatch-vidhäftningstest och kontaktvinkelmätningar. Resultaten visade att härdningen av PDMS hämmades av överskott av tiol i tiol-en-formuleringarna samt av fosfinoxidbaserade fotoinitiatorer, medan en alkenrik formulering (1,3:1), initierad med en bensoineterbaserad fotoinitiator, möjliggjorde framgångsrik härdning. Omfattande slipning av formarna förbättrade avsevärt ytans jämnhet och linsernas klarhet, medan ett enda lager tiol-en-beläggning effektivt reducerade kvarvarande ojämnheter på ytan. Flera beläggningslager ledde däremot till ”dewetting” fenomen med försämrad ytkvalitet. Sammanfattningsvis visade studien att noggrant slipade PLA-formar i kombination med ett enda lager alkenrik tiol-en-beläggning utgjorde den mest effektiva metoden för att framställa optiskt transparenta linser från 3D-printade formar.