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    3D打印光固化成型材料

      3D打印SLA技術成形速度較快,精度較 高,但由于樹脂固化過程中產生收縮,不可避免地會產生應力或引起形變。因此開發收縮小、固化快、強度高的光敏材料是其發展趨勢。
      
      1、3D打印光固化材料的應用
      
      制作各種樹脂樣品或功能件,用作結構驗證和功能測試;
      
      制作精細零件;
      
      制作有透明效果的制件;
      
      快速模具的母模,翻制各種快速模具;
      
      代替熔模精密鑄造中的消失模用來生產金屬零件。
      
      2、光固化成形樹脂需具備的特性
      
      粘度低,利于成型樹脂較快流平,便于快速成型。
      
      固化收縮小,固化收縮導致零件變形、翹曲、開裂等,影響成型零件的精度,低收縮性樹脂有利于成型出高精度零件。
      
      濕態強度高,較高的濕態強度可以保證后固化過程不產生變形、膨脹及層間剝離。
      
      溶漲小,濕態成型件在液態樹脂中的溶漲造成零件尺寸偏大;
      
      雜質少,固化過程中沒有氣味,毒性小,有利于操作環境。
      
      3、光固化成形樹脂的組成及固化機理
      
      應用于SLA技術的光敏樹脂,通常由兩部分組成,即光引發劑和樹脂,其中樹脂由預聚物、稀釋劑及少量助劑組成。
      
      當光敏樹脂中的光引發劑被光源(特定波長的紫外光或激光) 照射吸收能量時,會產生自由基或陽離子,自由基或陽離子使單體和活性齊聚物活化,從而發生交聯反應而生成高分子固化物。
      
      4、SLA樹脂的收縮變形
      
      樹脂在固化過程中都會發生收縮,通常線收縮率約為3%。從高分子化學角度講,光敏樹脂的固化過程是從短的小分子體向長鏈大分子聚合體轉變的過程,其分子結構發生很大變化,因此,固化過程中的收縮是必然的。
      
      從高分子物理學方面來解釋,處于液體狀態的小分子之間為范德華作用力距離,而固體態的聚合物,其結構單元之間處于共價鍵距離,共價鍵距離遠小于范德華力的距離,所以液態預聚物固化變成固態聚合物時,必然會導致零件的體積收縮。
      
      5、SLA的后固化
      
      盡管樹脂在激光掃描過程中已經發生聚合反應,但只是完成部分聚合作用,零件中還有部分處于液態的殘余樹脂未固化或未完全固化(掃描過程中完成部分固化,避免完全固化引起的變形) ,零件的部分強度也是在后固化過程中獲得的,因此,后固化處理對完成零件內部樹脂的聚合,提高零件最終力學強度是必不可少的。后固化時,零件內未固化樹脂發生聚合反應,體積收縮產生均勻或不均勻形變。
      
      與掃描過程中變形不同的是,由于完成掃描之后的零件是由一定間距的層內掃描線相互粘結的薄層疊加而成,線與線之間、面與面之間既有未固化的樹脂,相互之間又存在收縮應力和約束,以及從加工溫度(一般高于室溫) 冷卻到室溫引起的溫度應力,這些因素都會產生后固化變形。但已經固化部分對后固化變形有約束作用,減緩了后固化變形。
      
      零件在后固化過程中也要產生變形,實驗測得零件后固化收縮占總收縮量的30%~40%。
      
      6、SLA材料的發展
      
     。1) SLA復合材料
      
      SLA光固化樹脂中加入納米陶瓷粉末、短纖維等,可改變材料強度、耐熱性能等,改變其用途,目前已經有可直接用作工具的光固化樹脂;
      
     。2) SLA作為載體
      
      SLA光固化零件作為殼體,其中填加功能性材料,如生物活性物質,高溫下,將SLA燒蝕,制造功能零件。
      
     。3) 其它特殊性能零件,如橡膠彈性材料。

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