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光固化3D打印光敏樹脂材料

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

什么是光敏樹脂？

3D打印用光敏樹脂主要采用的是自由基聚合的丙烯酸酯體系，光敏樹脂是最早應(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)實現(xiàn)固化。

光敏樹脂特點

總體而言，3D打印用的光敏樹脂有以下幾點要求：

(1)固化前性能穩(wěn)定，一般要求可見光照射下不發(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，以減少對環(huán)境及人體的傷害。

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

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

光敏樹脂的種類

光敏樹脂材料尚有許多不同的類別，細(xì)分的光敏樹脂材料根據(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3D Systems公司和以色列Object公司。

01高強(qiáng)樹脂

針對光敏樹脂強(qiáng)度不足，容易斷裂的缺點，許多公司開始生產(chǎn)更強(qiáng)硬、更耐用的樹脂。高強(qiáng)樹脂具有與ABS相媲美的強(qiáng)度，此類材料在強(qiáng)度和伸長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)和消費品產(chǎn)品制造。

02彈性樹脂

彈性樹脂材料柔韌性較強(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)意和個性設(shè)計的人群。

03柔性樹脂

柔性樹脂不如彈性樹脂那樣有彈性，這種樹脂的性能表現(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鑄造樹脂

該樹脂與彈性樹脂一起問世，此類樹脂的膨脹系數(shù)不高，在燃燒的過程中所有的聚合物都會燃燒掉，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高溫樹脂

高溫樹脂是眾多樹脂廠商緊盯的一個研發(fā)方向，因為我們知道對于液態(tài)樹脂固化領(lǐng)域來說，長久以來困擾樹脂走向消費級和工業(yè)級應(yīng)用的是這些塑料的老化問題。

耐高溫樹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)部需要長期熱穩(wěn)定性的組件制造。

06陶瓷樹脂

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，最后通過干燥、脫脂和燒結(jié)等制備工藝得到陶瓷零件。

美國加州的高溫陶瓷3D打印技術(shù)，研究出通過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”，通過這些聚合物制造的陶瓷均勻收縮，幾乎沒有孔隙度。這種樹脂在3D打印后經(jīng)過過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1700攝氏度高溫。

07醫(yī)用樹脂

醫(yī)用樹脂專為醫(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，能夠為患者生產(chǎn)安全可靠的最終用途產(chǎn)品。

與此同時，醫(yī)用樹脂根據(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，而牙科類樹脂還需具備良好的機(jī)械性能和生物相容性。

08透明樹脂

一種易于使用并可快速做件的高透光立體光固化成型樹脂。該材料可生產(chǎn)無色、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)的功能測試。

09日光樹脂

日光樹脂跟在紫外線下發(fā)生固化的樹脂不同，他們在普通日光下就可以固化，這樣不再依賴UV光源，一個液晶屏就可以用來固化此類樹脂。這種樹脂有望大幅降低DLP 3D打印成本，前景非常不錯。