3D打印光固化成型材料
1、3D打印光固化材料的應(yīng)用
制作各種樹脂樣品或功能件，用作結(jié)構(gòu)驗證和功能測試；
制作精細(xì)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(chǎn)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(dǎo)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(tài)強(qiáng)度高，較高的濕態(tài)強(qiáng)度可以保證后固化過程不產(chǎn)生變形、膨脹及層間剝離。
溶漲小，濕態(tài)成型件在液態(tài)樹脂中的溶漲造成零件尺寸偏大；
雜質(zhì)少，固化過程中沒有氣味，毒性小，有利于操作環(huán)境。
3、光固化成形樹脂的組成及固化機(jī)理
應(yīng)用于SLA技術(shù)的光敏樹脂，通常由兩部分組成，即光引發(fā)劑和樹脂，其中樹脂由預(yù)聚物、稀釋劑及少量助劑組成。
當(dāng)光敏樹脂中的光引發(fā)劑被光源(特定波長的紫外光或激光) 照射吸收能量時，會產(chǎn)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(fā)生交聯(lián)反應(yīng)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(fā)生收縮，通常線收縮率約為3%。從高分子化學(xué)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(zhuǎn)變的過程，其分子結(jié)構(gòu)發(fā)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(xué)方面來解釋，處于液體狀態(tài)的小分子之間為范德華作用力距離，而固體態(tài)的聚合物，其結(jié)構(gòu)單元之間處于共價鍵距離，共價鍵距離遠(yuǎn)小于范德華力的距離，所以液態(tài)預(yù)聚物固化變成固態(tài)聚合物時，必然會導(dǎo)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(jīng)發(fā)生聚合反應(yīng)，但只是完成部分聚合作用，零件中還有部分處于液態(tài)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(qiáng)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(nèi)部樹脂的聚合，提高零件最終力學(xué)強(qiáng)度是必不可少的。后固化時，零件內(nèi)未固化樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)，體積收縮產(chǎn)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(nèi)掃描線相互粘結(jié)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(yīng)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(yīng)力，這些因素都會產(chǎn)生后固化變形。但已經(jīng)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(chǎn)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(fā)展
（1） SLA復(fù)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(qiáng)度、耐熱性能等，改變其用途，目前已經(jīng)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(zhì)，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。
制作各種樹脂樣品或功能件，用作結(jié)構(gòu)驗證和功能測試；
制作精細(xì)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(chǎn)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(dǎo)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(tài)強(qiáng)度高，較高的濕態(tài)強(qiáng)度可以保證后固化過程不產(chǎn)生變形、膨脹及層間剝離。
溶漲小，濕態(tài)成型件在液態(tài)樹脂中的溶漲造成零件尺寸偏大；
雜質(zhì)少，固化過程中沒有氣味，毒性小，有利于操作環(huán)境。
3、光固化成形樹脂的組成及固化機(jī)理
應(yīng)用于SLA技術(shù)的光敏樹脂，通常由兩部分組成，即光引發(fā)劑和樹脂，其中樹脂由預(yù)聚物、稀釋劑及少量助劑組成。
當(dāng)光敏樹脂中的光引發(fā)劑被光源(特定波長的紫外光或激光) 照射吸收能量時，會產(chǎn)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(fā)生交聯(lián)反應(yīng)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(fā)生收縮，通常線收縮率約為3%。從高分子化學(xué)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(zhuǎn)變的過程，其分子結(jié)構(gòu)發(fā)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(xué)方面來解釋，處于液體狀態(tài)的小分子之間為范德華作用力距離，而固體態(tài)的聚合物，其結(jié)構(gòu)單元之間處于共價鍵距離，共價鍵距離遠(yuǎn)小于范德華力的距離，所以液態(tài)預(yù)聚物固化變成固態(tài)聚合物時，必然會導(dǎo)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(jīng)發(fā)生聚合反應(yīng)，但只是完成部分聚合作用，零件中還有部分處于液態(tài)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(qiáng)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(nèi)部樹脂的聚合，提高零件最終力學(xué)強(qiáng)度是必不可少的。后固化時，零件內(nèi)未固化樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)，體積收縮產(chǎn)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(nèi)掃描線相互粘結(jié)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(yīng)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(yīng)力，這些因素都會產(chǎn)生后固化變形。但已經(jīng)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(chǎn)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(fā)展
（1） SLA復(fù)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(qiáng)度、耐熱性能等，改變其用途，目前已經(jīng)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(zhì)，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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