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Probado: medidor de intensidad UV para impresoras 3D de resina 405nm de Chitu Systems

Todos Liqcreate Las resinas son resinas de impresión 3D curables con UV, lo que significa que tienen una reactividad diseñada a la luz específica. Esta reactividad controla cómo se comportan las resinas en la impresora y durante el poscurado UV. En este artículo lo explicamos que parámetros específicos sobre su reactividad son la Energía Crítica (Ec) y la Profundidad de Penetración (Dp), dos valores que se pueden encontrar para todos Liqcreate materiales en su correspondiente Hoja de Datos Técnicos. Estos dos valores son valores derivados empíricamente basados ​​en mediciones utilizando una impresora 3D. Antes, los medidores de intensidad de luz ultravioleta eran costosos y solo los podían comprar los fabricantes profesionales de resina o hardware. Ahora Chitu Systems (conocido por Chitubox) ha desarrollado un medidor UV asequible. En este artículo lo probamos en diferentes máquinas para ver cómo funciona y medir la intensidad UV y la desviación de varias impresoras 3D de resina.

 

¿Qué es el medidor UV de 405nm de Chitu Systems?

Según el fabricante: “Medidor de intensidad UV portátil para impresoras 3D de resina, solo impresoras LCD/DLP de 405 nm. Esta es una herramienta excelente y asequible para ayudarlo a verificar el estado de la fuente de luz en su impresora 3D".

Además, puede medir la desviación en la salida de luz de su impresora en diferentes puntos y usar los valores para calcular los tiempos de exposición (teóricos).

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Imagen de Chitu Systems: su nueva herramienta de medición UV de 405 nm para medir la intensidad UV de las impresoras 3D basadas en resina.

 

 

¿Cuál es la potencia UV, la estabilidad y la salida de las diferentes impresoras?

Medimos un grupo de impresoras LCD de 405 nm en nuestro laboratorio y usamos 9 mediciones por impresora para verificar su estabilidad. Estos se midieron a lo largo de la placa de construcción de manera estructural, 3 en el lado izquierdo de arriba a abajo de la pantalla LCD, 3 en el medio y 3 en el derecho con la misma estructura. Consulte la siguiente tabla para ver las medidas. Cabe señalar que la mayoría de las impresoras se utilizan durante bastante tiempo y es posible que hayan perdido parte de su potencia con el tiempo. Consulte el conjunto de datos completo en el apéndice a continuación.

Impresora Potencia UV de la impresora Potencia media (mW/cm^2) Desviación (%)
Photon M3 Plus 100% 7,06 5,9%
Photon M3 Plus 75% 5,97 3,1%
Photon M3 Plus 50% 4,46 4,1%
Photon Mono [ 1 ] 100% 4,63 6,3%
Photon Mono [ 2 ] 100% 4,71 3,7%
Photon Mono [ 3 ] 100% 4,72 8,8%
Photon Mono [ 4 ] 100% 4,65 6,1%
Photon D2 100% 2,92 4,0%
Photon Mono SE 100% 5,51 7,4%
Photon Mono X 100% 7,32 4,1%
Anycubic Photon M5s 100% 4,54 7,1%
Phrozen Sonic Mighty 4K 100% 3,21 4,5%
Elegoo Saturn 100% 3,72 4,7%
Elegoo Saturn 3 100% 4,07 9,4%
Elegoo Mars 2 100% 3,69 8,4%
Elegoo Mars 3 100% 3,32 9,3%
Creality Halot-One 100% 2,63 6,3%
Peopoly Phenom Prime 100% 5,35 6,2%

 

¿Funciona el medidor UV de 405nm de Chitu Systems?

Desde la primera prueba ejecutada con este dispositivo de medición, parece una herramienta agradable y asequible para una medición rápida.

 

¿Cómo calcular los valores Ec/Dp en la impresión 3D de resina?

La reactividad a la luz se mide exponiendo las resinas con diferentes dosis de energía (Exposición), en la mayoría de los casos esto se controla aumentando el tiempo de exposición en la impresora 3D. Luego, se mide el espesor de la capa de la resina curada y se representa frente a la entrada de energía correspondiente, como se ve en la figura a continuación.

Debido a que la resina absorberá la luz y usará su energía para iniciar la reacción de solidificación, la profundidad de curado siempre será finita, lo que generará una correlación logarítmica entre la exposición y la profundidad de curado, una curva típica se muestra en la figura anterior. [ 10 ]

La curva (curva de trabajo) es una representación visual de la correlación entre la impresora y la resina y en base a esto se deriva una correlación matemática, como se muestra en la fórmula 1 con:

Cd = Profundidad de curado [mm] (espesor de capa)
Dp = Profundidad de penetración [mm] (pendiente de Cd vs LogExp)
Ec = Energía Crítica [J/mm2] (la cantidad mínima de energía requerida para formar una capa sólida)

Cd = Dp • Entrada (Exp) + Ec

Y donde Exp = exposición [J/m2], que es función del tiempo de exposición calculado como se muestra en la fórmula 2, con:

t = Tiempo [s] (tiempo de iluminación)
Irr = Irradiancia [W/m2] (potencia de la fuente de luz)

Exp = t • Irr

Hasta aquí la parte técnica sobre el comportamiento de curado, pero ¿cómo describen estos parámetros el comportamiento de las resinas en una impresora 3D desde un punto de vista más práctico?

La profundidad de penetración (Dp) muestra una sensibilidad de los materiales a los cambios en la salida de luz, lo que significa que un material con un Dp más bajo tiene un mejor rendimiento cuando se somete a variaciones en el tiempo de exposición/potencia de la fuente de luz, mientras que un material con un Dp más alto, es más probablemente un material de impresión más rápido pero también más sensible a fallas en las desviaciones en la salida de luz. Mientras que parece que es preferible una resina de impresión más rápida, una resina menos sensible es más útil, debido a la alta probabilidad de cambios en la salida de luz debido a la falta de limpieza adecuada y la degradación de la fuente de luz.

La energía crítica (Ec) es un valor de la cantidad mínima de energía requerida para formar una capa sólida y, por lo tanto, la cantidad mínima de energía requerida para la impresión 3D.

Estos valores se derivan de mediciones prácticas, lo que significa que pueden variar cuando los parámetros dentro de la medición cambian, como la temperatura y la longitud de onda.

 

Datos sin procesar de chitubox del medidor UV

Impresora Photon M3 Plus Joya 7,064 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 6,313 10,6% 6,893 6,55 6,313
datos 20-2-2023 Max 7,783 10,2% 7,215 7,416 7,033
STDEV 0,41934 7,31 7,783 7,065
% DESVEST 5,9%

 

Impresora Photon M3 Plus Joya 5,968 9 puntos:
Potencia UV 75% Min 5,57 6,7% 5,57 5,903 5,955
datos 20-2-2023 Max 6,318 5,9% 6,071 6,318 5,855
STDEV 0,187402 6,042 6,008 5,986
% DESVEST 3,1%

 

Impresora Photon M3 Plus Joya 4,464 9 puntos:
Potencia UV 50% Min 4,212 5,7% 4,454 4,339 4,305
datos 20-2-2023 Max 4,796 7,4% 4,285 4,796 4,551
STDEV 0,185066 4,212 4,674 4,563
% DESVEST 4,1%

 

Impresora Mono (1) Joya 4,631 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 4,307 7,0% 4,766 4,42 5,126
datos 16-2-2023 Max 5,126 10,7% 4,371 4,587 5,064
STDEV 0,29334 4,307 4,32 4,72
% DESVEST 6,3%

 

Impresora Mono (2) Joya 4,709 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 4,44 5,7% 4,744 4,68 4,974
datos 20-2-2023 Max 4,981 5,8% 4,61 4,981 4,751
STDEV 0,17313 4,44 4,69 4,511
% DESVEST 3,7%

 

Impresora Mono (3) Joya 4,721 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 4,146 12,2% 5,312 4,812 4,802
datos 20-2-2023 Max 5,412 14,6% 4,6 4,146 5,412
STDEV 0,41378 4,497 4,17 4,738
% DESVEST 8,8%

 

Impresora Mono (4) Joya 4,654 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 4,11 11,7% 4,507 5 4,557
datos 20-2-2023 Max 5,014 7,7% 5,014 4,891 4,758
STDEV 0,284764 4,11 4,362 4,69
% DESVEST 6,1%

 

Impresora Photon D2 Joya 2,921 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 2,728 6,6% 2,728 2,962 2,85
datos 16-2-2023 Max 3,109 6,4% 2,979 3,109 2,948
STDEV 0,11764 2,877 3,059 2,779
% DESVEST 4,0%
Impresora Photon Mono SE Joya 5,506 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 4,69 14,8% 6,207 5,549 5,289
datos 20-2-2023 Max 6,207 12,7% 5,835 5,527 5,657
STDEV 0,40868 4,69 5,132 5,666
% DESVEST 7,4%
Impresora Photon Mono X Joya 7,317 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 6,82 6,8% 7,001 6,82 7,5
datos 20-2-2023 Max 7,833 7,0% 7,133 7,631 7,199
STDEV 0,2981 7,833 7,395 7,344
% DESVEST 4,1%
Impresora Phrozen Sonic Mighty 4K Joya 3,206 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 3,006 6,2% 3,088 3,141 3,11
datos 20-2-2023 Max 3,452 7,7% 3,099 3,25 3,328
STDEV 0,14339 3,376 3,452 3,006
% DESVEST 4,5%
Impresora Elegoo Saturn Joya 3,725 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 3,291 11,6% 3,81 3,649 3,291
datos 20-2-2023 Max 3,979 6,8% 3,692 3,752 3,815
STDEV 0,17667 3,979 3,795 3,74
% DESVEST 4,7%
Impresora Elegoo Mars 2 Joya 3,691 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 3,261 11,6% 3,261 4,024 3,505
datos 21-2-2023 Max 4,242 14,9% 3,462 4,023 3,647
STDEV 0,30967 3,6 4,242 3,454
% DESVEST 8,4%
Impresora Elegoo Mars 3 Joya 3,324 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 3,075 7,5% 3,18 3,792 3,109
datos 22-2-2023 Max 3,834 15,3% 3,075 3,834 3,129
STDEV 0,30989 3,077 3,638 3,082
% DESVEST 9,3%
Impresora Creality Halot-One Joya 2,629 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 2,371 9,8% 2,629 2,941 2,692
datos 22-2-2023 Max 2,941 11,9% 2,517 2,839 2,542
STDEV 0,16477 2,52 2,61 2,371
% DESVEST 6,3%
Impresora Peopoly Phenom Prime Joya 5,349 9 puntos:
Potencia UV 100% Min 4,81 10,1% 4,81 5,123 6,03
datos 22-2-2023 Max 6,03 12,7% 5,205 5,078 5,501
STDEV 0,3335 5,465 5,603 5,329
% DESVEST 6,2%

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