Investigation of the effect of resin viscosity on the thermomechanical properties of 3D-printed composites

Abstract

Die Harzviskosität spielt eine entscheidende Rolle für die Qualität und Leistung von 3D-gedruckten Materialien, insbesondere bei der Stereolithografie (SLA), bei der die Harzfließeigenschaften die Genauigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Endprodukts beeinflussen. In dieser Studie wurden vier verschiedene Harzformulierungen mit unterschiedlichen Viskositäten hergestellt und zur Herstellung von Proben durch SLA verwendet. Das Hauptziel bestand darin, den Einfluss der Harzviskosität auf die thermomechanischen Eigenschaften der resultierenden Verbundwerkstoffe zu untersuchen. Die gedruckten Proben wurden einer Reihe thermomechanischer Tests unterzogen, darunter eine dynamisch-mechanische Analyse (DMA), eine thermogravimetrische Analyse (TGA) und der Dreipunktbiegetest. Diese Tests wurden durchgeführt, um die Auswirkungen der Viskosität auf Eigenschaften wie Bruchzähigkeit, Festigkeit, Bruchdehnung und Härte zu bewerten. Die Ergebnisse zeigten eine klare Korrelation zwischen der Harzviskosität und der mechanischen Leistung der SLA-gedruckten Materialien. Harze mit höherer Viskosität wiesen verbesserte mechanische Eigenschaften auf, darunter eine verbesserte Bruchzähigkeit und eine höhere Bruchdehnung, was darauf hindeutet, dass die Viskosität eine entscheidende Rolle bei der Anpassung der Leistungsmerkmale von SLA-gedruckten Verbundwerkstoffen spielt.

Resin viscosity plays a crucial role in the quality and performance of 3D-printed materials, particularly in Stereolithography (SLA) technique where resin flow characteristics influence the accuracy and mechanical properties of the final product. In this study, four different resin formulations with varying viscosities were prepared and utilized to fabricate samples through SLA. The primary objective was to investigate the influence of resin viscosity on the thermo-mechanical properties of the resulting composites. The printed samples were subjected to a series of thermo-mechanical tests, including Dynamic Mechanical Analysis (DMA), Thermogravimetric Analysis (TGA), and the Three-point Bending test. These tests were conducted to assess the impact of viscosity on properties such as toughness, strength, strain at break, and hardness. The results demonstrated a clear correlation between resin viscosity and the thermos-mechanical performance of the SLA-printed materials. Higher viscosity resins exhibited enhanced mechanical properties, including improved fracture toughness and higher elongation at break, suggesting that viscosity plays a crucial role in tailoring the performance characteristics of SLA-printed composites.