光固化3D打印有何優(yōu)勢?

3D打印起源于19世紀末的美國，由美國研究的照相雕塑和地貌成型技術開創(chuàng)了的3D打印核心思想，1984年，查爾斯胡爾將光學技術轉變?yōu)榭焖俪尚皖I域，并于1986年成立了世界上第一家生產(chǎn)3D打印設備的公司3D Systems，自此，美國開始涌現(xiàn)出多家3D打印公司。隨后，日本、俄羅斯、英國等開始積極布局3D打印。

在眾多國家的共同推動下，3D打印技術加快成熟，光固化3D打印就是其中十分重要的一種。光聚合成型類3D打印技術，是一種利用光敏樹脂材料在光照下固化成型的3D打印技術的統(tǒng)稱，其主要包括三種技術路線。

其一，是由美國3D Systems開發(fā)并最早實現(xiàn)商業(yè)化的光固化成型技術（SLA）；其二，是由德國envision TEC公司基于數(shù)字光處理（DLP）投影儀技術的基礎上開發(fā)DLP 3D打印技術；其三，是由以色列Objet公司（2012年與Stratasys合并）開發(fā)的聚合物噴射技術（PolyJet）。

2020年，中國科學院功能納米結構設計與組裝/福建省納米材料重點實驗室研究員吳立新課題組基于可逆共價鍵，合成了可水解的交聯(lián)劑，在3D打印光敏樹脂中添加這種交聯(lián)劑能夠提高打印分辨率，打印的模具可在熱水中溶解，這一進展已獲多方關注。

光固化3D打印技術已經(jīng)非常常見，具有非常多的優(yōu)點，比如精度高、速度快、表面質(zhì)量好等，對于牙科等領域具有很好的應用。當然，3D打印也有不足之處。得到的零部件力學性能不穩(wěn)定、當前可用的原材料種類仍然有限、標準產(chǎn)品的3D打印的規(guī)模效益不如傳統(tǒng)的加工方式、在加工精度和表面粗糙度等方面與傳統(tǒng)的精密加工技術相比存在差距等。也許隨著技術、材料、工藝的不斷進步，這些短板問題能夠得到妥善解決。

光固化3D打印技術原理為光譜中能量最高的紫外光產(chǎn)生的活化能，能夠使不飽和聚酯樹脂的C—C鍵斷裂，產(chǎn)生自由基從而使樹脂固化。當不飽和聚酯樹脂中加入光敏劑后，用紫外線或可見光作能源引發(fā)，能使樹脂很快發(fā)生交聯(lián)反應。故SLA工藝的材料就是光敏樹脂，需要裝滿整個材料槽，主要工作設備是激光器和振鏡。

振鏡通過計算機控制的偏振把激光器發(fā)出的紫外光照射到規(guī)定的材料槽液體表面上使其固化，事先模型被計算機均分成N個切片，每個切片可看作一個二維平面，固化完一個切片平面網(wǎng)板會帶著模型下降到下一個切片平面，一次類推直至打印完成。

SLA光固化成型主要是以光敏樹脂作為原材料。該材料一般為液態(tài)，是由光引發(fā)劑，單體聚合物與預聚體組成的混合物，可在特定波長紫外光（250 nm～400 nm）照射下立刻引起聚合反應，完成固化。

從應用角度來看，SLA光固化3D打印技術可以用于電子行業(yè)，制作電子產(chǎn)品外殼。有些模型用光敏樹脂材料以0.05mm層厚打印而成，整個打印過程較順利，僅用數(shù)十小時就可打印完成，而且成品打印精度高。后期再經(jīng)過打磨拋光上色，整體效果會更加良好。

專家表示，隨著我國物聯(lián)網(wǎng)、云計算、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、新材料以及先進制造的發(fā)展，3D打印產(chǎn)業(yè)將會在國產(chǎn)化方面取得迅速而明顯的成果。為實現(xiàn)這一目標，業(yè)內(nèi)人士還需立足現(xiàn)實，從新型材料研發(fā)、關鍵技術攻堅、前沿設備研制等方面入手，扎扎實實、孜孜不倦地去奮斗和創(chuàng)造。
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