Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Preparation of subtractive primary colors for stereolithography 3D printing process
Year (A.D.)
2024
Document Type
Thesis
First Advisor
จุฬพงษ์ พานิชเกรียงไกร
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Department (if any)
Department of Photographic Science and Printing Technology (ภาควิชาวิทยาศาสตร์ทางภาพถ่ายและ เทคโนโลยีทางการพิมพ์)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
เทคโนโลยีทางภาพ
DOI
10.58837/CHULA.THE.2024.946
Abstract
งานวิจัยนี้มีแนวคิดนำการพิมพ์สามมิติแบบสเตียริโอลิโทกราฟี หรือ Stereolithography (SLA) ที่มีอยู่เดิม ซึ่งอาศัยหลักการแข็งตัวตามกระบวนการโฟโต้พอลิเมอไรเซชันเฉพาะจุด (localized photopolymerization process) มาผสมผสานกับหลักการพิมพ์สีด้วยระบบการพิมพ์อิงก์เจ็ตที่ใช้งานอย่างแพร่หลาย เพื่อเพิ่มคุณภาพด้านการผลิตสี โดยการผสมสารให้สี (colorant) ในส่วนประกอบของหมึกพิมพ์เหลวที่มีอยู่เดิมในการพิมพ์สามมิติแบบสเตียริโอลิโทกราฟี เพื่อใช้เตรียมเป็นแม่สีตามหลักการการผสมสีแบบลบ ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อหาสัดส่วนสารให้สี คือ สีย้อมประเภท solvent ได้แก่ solvent blue 70 (SB70), solvent red 49 (SR49) และ solvent yellow 82 (SY82) ในหมึกพิมพ์เหลวเพื่อเตรียมเป็นแม่สีสำหรับกระบวนการพิมพ์สามมิติแบบสเตียริโอลิโทกราฟี ได้แก่ ไซแอน มาเจนตา และเหลือง ตามลำดับ สารเคมีที่เลือกใช้ในการศึกษานี้ ได้แก่ 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA) ทำหน้าที่เป็นมอนอเมอร์, hexafunctional thioether dendritic acrylate oligomer (BDT1006) ทำหน้าที่เป็นเรซินและโอลิโกเมอร์, diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (TPO) ทำหน้าที่เป็นสารริเริ่มปฏิกิริยาด้วยแสง (photoinitiator) วิธีการดำเนินการวิจัยแบ่งเป็น 3 ตอน คือ ตอนที่ 1 หาช่วงการละลายของตัวอย่างสารละลายสีในส่วนประกอบของหมึกพิมพ์เหลว ทำให้ทราบขีดจำกัดการละลายเพื่อป้องกันปัญหาการตกตะกอนและอาจก่อให้เกิดการอุดตันหัวพิมพ์ได้ในภายหลัง ตอนที่ 2 หาสัดส่วนที่เหมาะสมสำหรับเตรียมเป็นแม่สีสำหรับการพิมพ์สามมิติแบบสเตียริโอลิโทกราฟีทั้งสามสี โดยนำค่าความเข้มข้นสูงสุดที่สารให้สีสามารถละลายได้ในส่วนประกอบของหมึกพิมพ์เหลวมาก่อรูปเป็นชั้นฟิล์ม และนำชั้นฟิล์มที่ได้มาวัดค่าการส่องผ่าน (transmittance) เพื่อพิจารณาจากการดูดกลืนแสงทั้งสามช่วง ได้แก่ แสงสีแดงที่ความยาวคลื่น 620 นาโนเมตร, แสงสีเขียวที่ความยาวคลื่น 530 นาโนเมตร และแสงสีน้ำเงินที่ความยาวคลื่น 430 นาโนเมตร โดยหมึกพิมพ์เหลวต้องมีการดูดกลืนแสงในช่วงความยาวคลื่นที่ต้องการมากที่สุดเพียงช่วงเดียว แต่ยังคงสะท้อนแสงหรือไม่ดูดกลืนแสงอีกสองช่วงที่เหลือ จึงจะมีคุณสมบัติครบถ้วนเหมาะสมแก่การเป็นแม่สี ตอนที่ 3 หาขอบเขตสีที่แม่สีสามารถพิมพ์ได้จากอ่อนที่สุดไปสู่เข้มที่สุด และขอบเขตสีที่ได้จากการผสมแม่สีทั้ง 3 สี ในอัตราส่วนความเข้มข้นต่าง ๆ ผลการวิจัยพบว่า หมึกพิมพ์เหลวจาก Solvent Blue 70 (SB70) ความเข้มข้น 0.85% w/v เหมาะสมสำหรับเป็นแม่สีสีไซแอน และหมึกพิมพ์เหลวจาก Solvent Red 49 (SR49) ความเข้มข้น 0.85% w/v เหมาะสมสำหรับเป็นแม่สีสีมาเจนตา ในขณะที่หมึกพิมพ์เหลวจาก Solvent Yellow 82 (SY82) ความเข้มข้น 0.90% w/v เหมาะสมสำหรับเป็นแม่สีสีเหลือง
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
This research presents an innovative approach to 3D color printing by integrating stereolithography (SLA) 3D printing technology, which operates based on the principle of localized photopolymerization, with the widely adopted inkjet color printing technique to enhance color reproduction capabilities. The concept involves incorporating solvent-based dyes into the liquid resin formulation of SLA printing to function as subtractive primary colors. The objective of this study is to determine the optimal concentrations of solvent dyes: Solvent Blue 70 (SB70), Solvent Red 49 (SR49), and Solvent Yellow 82 (SY82), to prepare subtractive primary colors for stereolithography 3d printing process: cyan, magenta, and yellow. The resin formulation consists of 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA) as a monomer, hexafunctional thioether dendritic acrylate oligomer (BDT1006) as resin and oligomer, and diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide (TPO) as a photoinitiator. The methodology is divided into three parts: Part 1 determining the solubility range of each dye in the liquid resin to avoid precipitation and nozzle clogging, Part 2 optimizing the dye concentrations for each primary color by fabricating thin films and evaluating their optical transmittance at wavelengths of 620 nm (red), 530 nm (green), and 430 nm (blue), and Part 3 examining the color gamut achieved by varying the concentration and combination of the three primary inks. The results reveal that the optimal dye concentrations for use as primary inks are 0.85% w/v for both SB70 (cyan) and SR49 (magenta), and 0.90% w/v for SY82 (yellow), which are suitable for achieving effective subtractive color mixing in stereolithography 3D printing.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
ฉุยฉาย, ฐิติกานต์, "การเตรียมแม่สีแบบลบสำหรับกระบวนการพิมพ์สามมิติแบบสเตียริโอลิโทกราฟี" (2024). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 74784.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/74784