• PSP Resin Container

Understanding Kudo3D’s PSP Resin Container

Layer separation mechanism is one of the most important factor that determines the performance of a bottom-up high resolution SLA 3D printer. Therefore, the resin container is also one of the most important part of a bottom-up high resolution SLA 3D printer. Kudo3D uses a US patented PSP technology to minimize the force required to separate cured layers. This blog will help you understand the different parts of the PSP resin container, how it works, and how to extend the lifetime.  

 

What is a PSP Resin Container?

PSP stands for Passive Self-Peeling. This is the key component to the “secret” of Kudo3D’s high-resolution 3D printer. Instead of forcibly pulling the printed layers apart from the vat floor, the flexible PSP resin container greatly reduces the separation force between each layer by passively peeling it apart. There is no extra motor to pull the container away and the bending of the container mimics the action of peeling a piece of tape away from a hard surface. This greatly reduces the separation force and thus results in a faster speed as well as the ability to print large models and fine details compared to other types of layer separation mechanism. The vat floor is formed with a layer of elastic clear silicone to assist in peeling. It is well known that clear silicone tends to react with resins and become cloudy after one or two prints on the same spot. Depending on the resin used and number of layers in a model, silicone could permanently bond with the cured layer when reacting with the resins. Therefore, we cover the silicone with a thin layer of Teflon to protect the silicone. By doing so, the lifetime of the container is greatly extended.

 

Brief History of Kudo3D’s Different Generations of PSP Resin Container


First Generation to Third Generation Resin Container.

During Kudo3D’s Kickstarter campaign, back in May 2014, we released the first generation of PSP resin container along with the Titan 1. It was a fairly simple design: acrylic container with silicone and Teflon, along with 2 thin plastic side walls. These side walls were first held together with double sided tape and sealed with silicone. Though it fulfilled everything that it promised, there was a slight problem with this container. When the container is lifted too much, the silicone sealant may not work. The resin may get to the adhesive through the gap between the silicone and the side walls. The resin weakened the holding between the side walls and resulted in a leakage after using for a while. Although first generation container has such a problem, it was easy for DIYers to make it by themselves.

Upon learning this, our team quickly found a solution to this problem. Using a stronger chemical bonding to replace double sided tape, we released the second generation of PSP resin container. The interface between the side walls and the acrylic is strong to prevent the resin from seeping through. However, we soon found that 3D-Materials resin could react with the side wall materials and cut through the side walls gradually. The side walls lasted about 120 hours if the container was maintained properly. The 3D-Material resin users experienced a lower resin container lifetime that ultimately could led to leaking containers- if not caught early on.

To extend the lifetime, 3D-Material resin users needed to clean up the container after each use and must monitor the sidewall condition. When using non-3DM materials, the lifetime was much longer for the second generation PSP containers.

To be more compatible with 3DM resins, the PSP resin containers went through another round of testing and development in order to identify a material that resists 3DM resins while still be chemically bonded to the acrylic. Finally, Kudo3D’s R&D team was able to create the third generation of PSP resin container, our current generation, which is deemed “all-resin safe.” We are happy to state that we have been accident-free of leaking resin containers since the release of it over a year ago!

 

Soft Silicone? Hard Silicone?


Do you see the stickiness of the soft silicone?


But not for the hard silicone!

As you may notice, we offer two types of resin container: soft silicone resin containers and hard silicone resin containers. However, what exactly is the difference and how do you know when to use which type of silicone?

The soft silicone resin container, as the name states, uses a soft silicone with a Teflon sheet on top of the silicone. The adhesion force between the Teflon and silicone is much higher than of the hard silicone. The silicone is extremely sticky. If you touch the silicone (which we do not recommend unless necessary), the silicone will stick to your finger and stretch out, almost like when you try to pull gum off your shoe. This soft silicone resin container is very useful when printing smaller objects, such as rings or miniatures. The separation force, when using this resin container, is much lower and is generally recommended for first time users. The downside of this resin container is that the Teflon film is more susceptible to warpage and is not ideal for larger prints and prints require flat surfaces.

The hard silicone resin container uses a hard silicone and a Teflon film on top. The adhesion force between the Teflon and the silicone is much lower than of the soft silicone. If you were to touch the surface, the surface will feel tougher and will not come up along with the finger. Unlike the soft silicone resin container, the Teflon film on the hard silicone resin container will have less warpage, and users are able to print large objects or objects with a flat surface. The downside is that users will need to print at a lower printing speed, due to the higher separation force.

 

How Do You Maximize the PSP Resin Container Lifetime?

Although the silicone is protected by the Teflon to increase the lifetime of the container, the Teflon film itself still has a lifetime which is dependent on the separation force. Teflon film starts warping after experiencing a high separation force. Since Teflon and silicone are the two most chemically resistant materials, there is no way to permanently bond them together. Severe warpage could induce a gap between the Teflon film and silicone. The resin can enter through the gap and separate the Teflon from the silicone. If the silicone is not damaged, it is possible to replace the Teflon film. For hard silicone, you would need to use a clear double sided tape to bond a new film. For soft silicone, you would need to peel off the Teflon film gently to avoid damaging the silicone, and lay a new film down slowly to prevent dusts or bubbles from getting in-between. For details, please refer to our forum.

To maximize the PSP container lifetime, users must minimize the separation force and avoid model dropping. Please refer to Printing Guide to prevent model dropping. The shrinkage of the cured model could introduce warpage on the Teflon film. When the adhesion between the cured layer and the Teflon is larger, the front of the container will be lifted. If the container is lifted over 5 mm before dropping back down onto the frame, you may need to reorient the model and make some adjustment to the printing parameters. The height being lifted is a good indicator of the separation force.

There are many factors that has an impact on the separation force and thus the lifetime of a resin container:

  1. Exposed area of a slice (reduce cross-sectional area)
  2. Pattern of the layer (avoid circle and square patterns that are hard to separate)
  3. Orientation of the print (avoid printing same pattern on the same spot)
  4. Lifting speed (lower speed reduces separation force)
  5. Exposure time (less exposure has less adhesion to the Teflon)
  6. Reactivity of the resin (when the resin temperature is higher, the film is more likely to warp)
  7. Native adhesion between cured resin and Teflon caused by the Van Der Waals’ force (use resins with less adhesion)
  8. Layer thickness (thinner layer with less exposure has also less adhesion to the Teflon)

 

The golden rule to elongating the lifetime of your resin container is:

“Minimize the separation force.”

 

Once you understand how to minimize the separation force, it is quite possible to use a single PSP resin container for more than 100 prints. Take it slow and try to understand more about not only Kudo3D’s printer but also about its printing process involved. This will allow you to have a much more successful print.

 

2017-04-02T03:20:59+00:00

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Kudo3D製PSPレジン容器の扱い方

硬化層の剥離は、ボトムアップ型光造形(SLA)3Dプリンターの機能性を決める一番重要なポイントです。その故、レジン容器(コンテナ、vat等とも言います)は、一見簡単そうなデザインですが、ボトムアップ型光造形(SLA)3Dプリンターにとって一番重要なパーツです。

Kudo3D製のレジン容器は、特許出願中の受動自己剥離(PSP)技術を用いたレジン容器で、硬化層の分離力をできるだけ抑えています。

この記事は、PSPレジン容器の扱い方を説明します。

 

 

PSPレジン容器とは?

PSPは、受動自己剥離(Passive Self-Peeling)のことです。これは、Kudo3Dの3Dプリンターが成功できる秘密です。硬化した積層をレジン容器から強引に剥離させるではなく、少し柔軟性を持っているPSPレジン容器で硬化層が一枚一枚分離するように設計されています。モーターなど外部の部品は一切頼っていません。

この技術の下で、分離力は降下でき、出力速度は大幅に向上させました。大きい造形でも、細かいデテールでもキレイに表現できます。

レジン容器の中には、シリコンが入っています。透明なシリコンは、レジンに接触しましたら、曇っているようになってしまいます。それに、シリコンは、レジンと一緒に硬化されることもあります。この問題を解決するには、シリコンの上にはテフロンシートが貼ってあります。レジン容器の寿命もこれで延ばせます。

 

Kudo3D製PSPレジン容器の歴史


初代PSPレジン容器~最新版PSPレジン容器

2014年5月Kickstarter募金キャンペーン当時、Titan 1と共に初代PSPレジン容器を発表いたしました。あの頃、アクリル板、シリコンとテフロンシート、この3つの部材で組み立てました。データの出力は実現しましたが、長時間で使用しますと、シリコンとプラスチック製の壁の間にレジンが流れ込んでしまい、レジン容器の耐久性に懸念がありました。しかし、そのシンプルなデザインで、お客様はDIYで簡単にレジン容器を修理することは可能です。

初代設計を改善する為には、Kudo3Dは、PSPレジン容器の接着方法に手を打ちました。それが二代目のレジン容器です。しかし、3DM社製のレジンは、この新しいレジン容器に使っている接着剤に反応し、レジン容器の壁を緩めてしまうことがあると分かりました。

その頃、3DM社のレジンをご利用になるお客様は、出力後、レジン容器をキレイに掃除しなければなりませんでした。しかし、3DM社以外のレジンでは、レジン容器の寿命は、初代設計より長いです。

試行錯誤をして、Kudo3Dはやっとレジン容器の設計を再改善し、どのようなレジンでも長く使えるレジン容器を開発しました!それが、現在販売中の三代目です!

ソフトシリコン?ハードシリコン?


ソフトシリコンはネバネバです。


ハードシリコンは全然違う!

ご存知のお客様も大勢いらっしゃると思いますが、Kudo3Dは2種類のレジン容器を販売しております。ソフトシリコン製の物と、ハードシリコン製の物です。
さて、その使い分け方は何でしょう?

ソフトシリコン製:
名前の通り、テフロンシートの下には、ソフトなシリコンが入っています。テフロンシートとシリコンの間の付着力は高いです。

ソフトシリコンはネバネバです。指で触ってみます(通常、なるべく触らないでくださいね)と、指にシリコンが付いてしまうように感じます。ソフトシリコン製のPSPレジン容器は、小さい造形物、例えば、指輪やミニチュア等におススメです。分離力はハードシリコンのものより低いですので、初心者にもおススメです。

しかし、ソフトシリコン製のレジン容器は、ハードシリコン製のものと比べると、テフロンシートが反りやすいですので、大きい造形物や滑らかな表面仕上げが必要な造形の出力は難しいです。

ハードシリコン製レジン容器は、ハードシリコンの上にテフロンシートがあります。テフロンシートとシリコンの付着力が比較的に低いです。シリコンを触ってみてください。少し硬く感じます。ハードシリコン製のレジン容器は、反りが少ない為、大きい造形が出力できます。

しかし、分離力は高い為、出力速度は低く設定してください。

 

PSPレジン容器の寿命を延ばせるためには?

レジン容器のシリコンは、テフロンシートで守られていますが、テフロンシート自体も、寿命があります。分離力が高ければ、テフロンシートが反ってしまいます。テフロンとシリコンは、化学成分から見ると、互いに対する抵抗性が高い為、永久に接着させる方法は、残念ながら、ございません。反りがひどくなった場合、レジンがテフロンシートの下に流れ込んでしまいます。しかし、シリコンが壊れていない限り、テフロンシートを交換することは可能です。

ハードシリコン製のレジン容器では、両面テープでテフロンシートを再接着することができます。

ソフトシリコン製のレジン容器では、壊れたテフロンシートを剝し、新しいテフロンシートをゆっくり貼ってください。詳しくは、掲示板の書き込みもご参考ください。

レジン容器の寿命を最大限に延ばせるため、必ず、分離力を下げ、造形物を落とさないようにパラメーターを設定してください。造形物の収縮のせいで、テフロンシートが反ってしまう可能性があります。

硬化層とテフロンシートの付着力が高くなると、レジン容器は、出力の際、すこし上げられることがあります。その上げられた高さが、分離力の目盛りです。5mm以上も上げられる場合、パラメーターを調整してください。

分離力に影響する要因はたくさんあります。それをちゃんとコントロールできればレジン容器の寿命を延ばせます。

下記の手段は、その例です:

  1. 投写面積(断面面積を下げること)
  2. 投写映像のパターン(丸と四角を避けること)
  3. 造形の向き(同じパターンが同じところで積み重ねることを避けること)
  4. リフト速度(下げること)
  5. 露光時間(短い露光時間は、レジンとテフロンシートの付着力を下げられる)
  6. レジンの反応性(レジンの温度が高くなると、テフロンシートは反りやすい)
  7. ファンデルワールス力による硬化されたレジンとテフロンシートの吸着力(吸着力の低いレジンを使用すること)
  8. 積層ピッチ(薄い積層の方が、テフロンシートとの吸着力が低い)

 

レジン容器の寿命を延ばせるゴールデンルールを覚えましょう!

“分離力を下げること!”

分離力を下げる方法を身に付けましたら、一つのレジン容器で造形物を100個以上も出力することが可能です。3Dプリンターの構造とそれぞれの出力原理を理解しましょう。

 

2019-01-23T08:49:17+00:00

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