Thermo-mechanical characterization of acrylate/epoxy dual-curing resin systems for 3d printing applications

Els materials termoestables han despertat un gran interès en la fabricació avançada gràcies a la seva estructura covalentment reticulada, que proporciona una alta resistència tèrmica, estabilitat química i excel·lents propietats mecàniques, adequades per a processos exigents com la fabricació additiva d’alta resolució. En estat líquid, poden curar-se mitjançant radiació UV amb fotoiniciadors, permetent el seu processament per fotopolimerització. No obstant això, presenten limitacions: fragilitat, rigidesa excessiva, alta viscositat i contracció volumètrica durant el curat, que afecten la processabilitat i la fidelitat geomètrica de les peces. Aquesta tesi aborda el desenvolupament i la caracterització de materials mitjançant curat dual, combinant xarxes acríliques i epoxi, explorant arquitectures moleculars i modificacions funcionals per optimitzar la reologia, l’estabilitat dimensional i les propietats mecàniques en els estats líquid, intermedi i curat. El Capítol 1 contextualitza la fotopolimerització en cuba (VPP), descrivint materials, mecanismes de curat i limitacions. El Capítol 2 detalla les metodologies de caracterització de resines, avaluant propietats tèrmicas, cinètiques, mecàniques i geomètriques en els diferents estats. El Capítol 3 analitza l’efecte de l’agent d’acoblament sobre la interacció entre xarxes, la cinètica de curat, l’estabilitat tèrmica i el comportament mecànic, proposant protocols per avaluar la resistència al tall i la unió de peces. El Capítol 4 introdueix la modificació de xarxes mitjançant PEG i MWCNT‑COOH, controlant la densitat de reticulació, ampliant el rang de mòduls elàstics (3–2500 MPa), mantenint viscositat <35 mPa·s i millorant l’adhesió i la resolució d’impressió. El Capítol 5 desenvolupa un sistema vitrímer dual acrílic/epoxi, amb transició controlada d’un estat tou a una xarxa robusta mitjançant tractament tèrmic, avaluant recocció i protocols d’unió, demostrant un alt rendiment mecànic i potencial per a aplicacions sostenibles i reciclables. En conjunt, la tesi proporciona un enfocament racional per dissenyar materials multifuncionals per a impressió 3D per fotopolimerització, superant les limitacions actuals en propietats mecàniques, processabilitat i funcionalitat estructural, i obrint oportunitats per a aplicacions industrials d’alt valor i sostenibles.