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光固化3D打印光敏樹(shù)脂材料

光固化3D打印技術(shù)，就不得不說(shuō)光敏樹(shù)脂，光固化原理通過(guò)用紫外光或者其它光束來(lái)固化液體的光敏樹(shù)脂。光敏樹(shù)脂材料的3D打印的成品細(xì)節(jié)很好，表面質(zhì)量高，可通過(guò)噴漆等工藝上色。這種材料多用于打印對(duì)模型精度和表面質(zhì)量要求較高的精細(xì)模型、復(fù)雜的設(shè)計(jì)模型，比方說(shuō)手板、手辦，首飾或者精密裝配件等等。

什么是光敏樹(shù)脂？

3D打印用光敏樹(shù)脂主要采用的是自由基聚合的丙烯酸酯體系，光敏樹(shù)脂是最早應(yīng)用于3D打印的材料之一，適用于光固化成形主要成分是能發(fā)生聚合反應(yīng)的小分子樹(shù)脂(預(yù)聚體、單體)，其中添加有光引發(fā)劑、阻聚劑、流平劑等助劑，能夠在特定的光照(一般為紫外光)下發(fā)生聚合反應(yīng)實(shí)現(xiàn)固化。

光敏樹(shù)脂特點(diǎn)

總體而言，3D打印用的光敏樹(shù)脂有以下幾點(diǎn)要求：

(1)固化前性能穩(wěn)定，一般要求可見(jiàn)光照射下不發(fā)生固化；

(2)反應(yīng)速度快，更高的反應(yīng)速率可以實(shí)現(xiàn)高效率成形；

(3)粘度適中，以匹配光固化成形裝備的再涂層要求；

(4)固化收縮小，以減少成形時(shí)的變形及內(nèi)應(yīng)力；

(5)固化后具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性；

(6)毒性及刺激性小，以減少對(duì)環(huán)境及人體的傷害。

除此之外，在一些特殊的應(yīng)用場(chǎng)合還會(huì)有一些其他的需求，如應(yīng)用于鑄造的光敏樹(shù)脂要求低灰分甚至無(wú)灰分，再如應(yīng)用牙科矯形器或植入物制造的樹(shù)脂要求對(duì)人體無(wú)毒或可生物降解等性能。

但同樣，光敏樹(shù)脂相對(duì)價(jià)格較高，且韌性和強(qiáng)度不足，容易斷裂。同時(shí)，高溫狀態(tài)下，打印件也容易彎曲變形，承重力不夠。

光敏樹(shù)脂的種類

光敏樹(shù)脂材料尚有許多不同的類別，細(xì)分的光敏樹(shù)脂材料根據(jù)配方或者制作方式的不同呈現(xiàn)出不同的性能，同時(shí)適合應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。目前，研究光敏材料3D打印技術(shù)的主要有美國(guó)3D Systems公司和以色列Object公司。

01高強(qiáng)樹(shù)脂

針對(duì)光敏樹(shù)脂強(qiáng)度不足，容易斷裂的缺點(diǎn)，許多公司開(kāi)始生產(chǎn)更強(qiáng)硬、更耐用的樹(shù)脂。高強(qiáng)樹(shù)脂具有與ABS相媲美的強(qiáng)度，此類材料在強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率之間取得了一種平衡，使3D打印的產(chǎn)品擁有更好的抗沖擊性和強(qiáng)度，適用于汽車、工業(yè)和消費(fèi)品產(chǎn)品制造。

02彈性樹(shù)脂

彈性樹(shù)脂材料柔韌性較強(qiáng)，成型后頗具柔性和彈性，在高強(qiáng)度擠壓和反復(fù)拉伸下表現(xiàn)出優(yōu)秀彈性。它的應(yīng)用的可能性是無(wú)止境的。這種新材料將應(yīng)用于制造完美的鉸鏈、減震、接觸面，和其他工程應(yīng)用結(jié)合，適合那些有趣的創(chuàng)意和個(gè)性設(shè)計(jì)的人群。

03柔性樹(shù)脂

柔性樹(shù)脂不如彈性樹(shù)脂那樣有彈性，這種樹(shù)脂的性能表現(xiàn)是一種中等硬度、耐磨、可反復(fù)拉伸的材料。適用于要求韌性和抗重復(fù)應(yīng)力的場(chǎng)合，此類材料材料提供了高沖擊強(qiáng)度，被用作鉸鏈和摩擦裝置需要反復(fù)拉伸的零部件中。

04鑄造樹(shù)脂

該樹(shù)脂與彈性樹(shù)脂一起問(wèn)世，此類樹(shù)脂的膨脹系數(shù)不高，在燃燒的過(guò)程中所有的聚合物都會(huì)燃燒掉，只留下最終產(chǎn)品的形狀。該材料可用于制作珠寶首飾、金屬制品等，打印物體表面較為光滑。

05高溫樹(shù)脂

高溫樹(shù)脂是眾多樹(shù)脂廠商緊盯的一個(gè)研發(fā)方向，因?yàn)槲覀冎缹?duì)于液態(tài)樹(shù)脂固化領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)久以來(lái)困擾樹(shù)脂走向消費(fèi)級(jí)和工業(yè)級(jí)應(yīng)用的是這些塑料的老化問(wèn)題。

耐高溫樹(shù)脂具有極好的尺寸穩(wěn)定性，可用于耐受強(qiáng)光的展覽模型、水龍頭、管道和家具電器原型的制造，也可用于汽車、航空航天以及其他工業(yè)設(shè)備內(nèi)部需要長(zhǎng)期熱穩(wěn)定性的組件制造。

06陶瓷樹(shù)脂

市面上的陶瓷光固化技術(shù)，多是將陶瓷粉末加入可光固化的溶液中，通過(guò)高速攪拌使陶瓷粉末在溶液中分散均勻，制備高固相含量、低粘度的陶瓷漿料。然后使陶瓷漿料在光固化成型機(jī)上直接逐層固化，累加得到陶瓷零件素坯，最后通過(guò)干燥、脫脂和燒結(jié)等制備工藝得到陶瓷零件。

美國(guó)加州的高溫陶瓷3D打印技術(shù)，研究出通過(guò)紫外線光固化快速成形陶瓷的preceramic monomers—”先驅(qū)體轉(zhuǎn)化聚合物”，通過(guò)這些聚合物制造的陶瓷均勻收縮，幾乎沒(méi)有孔隙度。這種樹(shù)脂在3D打印后經(jīng)過(guò)過(guò)火可以生成致密的陶瓷部件。使用這種技術(shù)3D打印的超強(qiáng)陶瓷材料能夠承受超過(guò)1700攝氏度高溫。

07醫(yī)用樹(shù)脂

醫(yī)用樹(shù)脂專為醫(yī)療系統(tǒng)、皮膚接觸設(shè)備、藥物接觸設(shè)備和一次性醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用組件而設(shè)計(jì)，能夠?yàn)榛颊呱a(chǎn)安全可靠的最終用途產(chǎn)品。

與此同時(shí)，醫(yī)用樹(shù)脂根據(jù)不同的用途也有不同的高規(guī)格要求，普通的醫(yī)療產(chǎn)品需要其具備滅菌兼容性和耐化學(xué)性能，而牙科類樹(shù)脂還需具備良好的機(jī)械性能和生物相容性。

08透明樹(shù)脂

一種易于使用并可快速做件的高透光立體光固化成型樹(shù)脂。該材料可生產(chǎn)無(wú)色、精確的功能性部件，并且外觀類似有機(jī)玻璃，具有出色耐高溫，特別適合原模型、概念和功能模型等應(yīng)用，該材料還提供類似工程塑料的折射值，允許光透射作業(yè)的功能測(cè)試。

09日光樹(shù)脂

日光樹(shù)脂跟在紫外線下發(fā)生固化的樹(shù)脂不同，他們?cè)谄胀ㄈ展庀戮涂梢怨袒?，這樣不再依賴UV光源，一個(gè)液晶屏就可以用來(lái)固化此類樹(shù)脂。這種樹(shù)脂有望大幅降低DLP 3D打印成本，前景非常不錯(cuò)。