En la tecnologia de fabricació additiva de fotopolímers, la resina 3D, com a material clau per aconseguir un modelat de gran-precisió i alta-superfície-qualitat, depèn fonamentalment de l'estructura molecular i dels efectes sinèrgics dels seus components. Químicament, la resina 3D consta principalment de tres categories de components: resina matricial, fotoiniciador i additius funcionals. Cada categoria té un paper indispensable en el comportament de curat, les propietats mecàniques, l'adaptabilitat del procés i la seguretat en l'ús.
La resina matricial és el component principal de la resina 3D, determinant les propietats fisicoquímiques bàsiques del material i l'estructura esquelètica de la peça modelada. Les resines de matriu d'ús habitual inclouen acrilats epoxi, acrilats de poliuretà, acrilats de polièster i acrilats de vinil èter. Els acrilats epoxi tenen una gran duresa i brillantor i una velocitat de curat ràpida, cosa que els fa adequats per a la producció de prototips amb alts requisits d'aspecte i precisió dimensional. Els acrilats de poliuretà introdueixen segments flexibles, millorant significativament la resistència a l'impacte i la resiliència, fent-los aptes per a peces funcionals i aplicacions que requereixen resistència a càrregues repetides. Els acrilats de polièster aconsegueixen un equilibri entre la viscositat i el cost, alhora que proporcionen un cert grau de duresa i resistència química. El pes molecular i la distribució de la resina base afecten la seva viscositat, la contracció de curació i la força d'unió entre capes; per tant, la selecció precisa basada en els objectius de l'aplicació és crucial en el disseny de la formulació.
Els fotoiniciadors són els components funcionals bàsics per aconseguir el fotocurat. El seu paper és generar radicals lliures actius o cations sota longituds d'ona específiques d'irradiació de llum ultraviolada o visible, iniciant la polimerització de doble enllaç entre els monòmers i la resina. Els fotoiniciadors de radicals lliures utilitzats habitualment inclouen 1173 (2-hidroxi-2-metil-1-fenilpropanona), 819 (òxid de fenilbis(2,4,6-trimetilbenzoil)fosfina) i TPO (òxid de 2,4,6-trimetilbenzoil-difenilfosfina). Els pics d'absorció i les diferències d'activitat dels diferents iniciadors determinen el tipus de font de llum i les condicions d'exposició adequades per a la resina. Els fotoiniciadors catiònics s'utilitzen principalment en sistemes de resines epoxi, aconseguint un curat profund i una contracció baixa, però amb una velocitat de curat relativament lenta. La quantitat i el tipus de fotoiniciador han de coincidir amb la funcionalitat de la resina base; l'ús excessiu no només augmenta els costos, sinó que també pot causar problemes d'olor o groguenc.
Tot i que els additius funcionals constitueixen una petita proporció de la resina, tenen un paper crucial en la regulació del rendiment del procés i la qualitat del producte acabat. Els agents d'anivellament milloren la uniformitat de la resina que s'estén a la superfície del modelat, reduint les vetes entre capes i els efectes de pell de taronja; els antiespumantes ajuden a suprimir les bombolles que es generen durant la barreja i la impressió, reduint els defectes de forats superficials; els inhibidors de polimerització allargan la vida útil i eviten la polimerització lenta de la resina a la foscor; els agents enduridors i les micropartícules d'elastòmer milloren la resistència a l'impacte i l'allargament al trencament; Els agents resistents a la calor i els agents resistents als UV augmenten, respectivament, la temperatura de distorsió de la calor i retarden l'envelliment i el groguenc dels UV. A més, per a requisits específics d'aplicació, es poden introduir farcits conductors, agents antibacterians o monòmers modificats rentables per impartir funcions de neteja antiestàtiques, antibacterianes o -solubles en aigua a la resina.
La compatibilitat i els efectes sinèrgics d'aquests tres tipus de components s'han d'equilibrar en el disseny de la formulació. La resina matricial proporciona suport estructural, el fotoiniciador determina l'eficiència i la profunditat de curat, i els additius funcionals optimitzen la finestra del procés i el rendiment del producte acabat. Un excés o deficiència de qualsevol component pot provocar una viscositat anormal, un curat incomplet, una contracció i deformació o una durabilitat disminuïda. Per tant, els fabricants de resina solen emprar un control de qualitat rigorós, ajustant meticulosament les proporcions dels components segons les aplicacions objectiu i verificant la viabilitat de la formulació mitjançant proves de rendiment i d'impressió a petita-escala.
En general, els components principals de les resines 3D constitueixen un sistema químic altament sinèrgic. La resina matricial posa les bases del rendiment, els fotoiniciadors impulsen la reacció de curat i els additius funcionals perfeccionen el procés i les propietats funcionals. Una comprensió profunda dels mecanismes d'acció i interaccions entre aquests components no només ajuda a la selecció de materials i a l'optimització del procés, sinó que també proporciona suport teòric i orientació pràctica per a la investigació i desenvolupament de noves resines i les seves aplicacions d'alt rendiment-.
