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3D打印光敏树脂的评价指标

对于SLA和DLP打印光敏树脂的性能评价指标主要有临界曝光量、透射深度、黏度、固化收缩率和力学性能等。对于3DSP打印光敏树脂来说其评价指标主要有黏度、表面张力、固化收缩率和力学性能等。

临界曝光量、透射深度为光敏树脂的光敏性质。其中,临界曝光量为使光敏树脂发生凝胶时的最低能量;透射深度为光敏树脂中光的能量密度衰减到入射能量密度的1/e时的深度。一般来说,临界曝光量主要受光引发剂的影响;而透射深度主要影响打印过程中的分层厚度,当分层厚度大于透射深度时,相邻的固化层不能很好地黏接在一起,无法制成完整的具有较好力学性能的零件;如果设定的分层厚度太小,虽然相邻的固化层能非常好地黏接在一起,但是打印制品的Z轴方向误差比较大。光敏树脂的固化收缩率过大,会影响3D打印制品的成形精度,同时也会产生较大的内应力,引起制品翘曲、开裂等不良现象;

固化后制品的力学性能也是光敏树脂的一个重要的评价指标,这主要受基体低聚物树脂的种类影响,其次是受其相配伍的活性稀释剂的种类及用量的影响,这需要反复地试验和调整,直到其满足使用要求。在3DSP光敏树脂体系中,黏度是一个很重要的指标。当黏度过高时,需要很高的压力才能使其从喷头喷出,能耗高;而当黏度过低时,则容易形成拖尾、漏液和飞溅。另外,光敏树脂能否从喷头稳定喷出的一个重要影响因素是表面张力,当表面张力过高时,需要较大的表面能才能形成液滴,从而导致光敏树脂较难从喷头喷射出来;而当表面张力过低时,喷出来的树脂在工作面上铺展过快,无法形成有效的分层厚度,导致制品的尺寸精度变差。

3D打印光敏树脂应用广泛,既可以用于SLA成形,又可以用于DLP成形,还可以用于3DSP成形,其成分主要有光引发剂、低聚物、活性稀释剂和辅助添加剂等。选择合适的光引发剂和低聚物,以及与之相适应的稀释剂和添加剂,通过不断优化,可以得到性能优异的3D打印光敏树脂。然而,国内关于3D打印光敏树脂的研究起步较晚,光敏树脂研究主要集中于SLA和DSP成形方面,能够用于3DSP的光敏树脂较少,3D打印光敏树脂的发展还存在一些问题。如采用SLA和DSP技术成形的制品颜色单一,不能够达到全彩色,一般需要后处理上色和组装等工序,使研发周期相对较长。而以光敏树脂为原料的3DSP全彩打印,具有速率快、精度高、后处理简单、周期短等突出优势,虽然其打印设备和材料价格相对较高,但随着时代的发展,就像彩色显示器取代黑白显示器,全彩色必然会取代单色而成为时代的主角,开发出环保、低成本、通用、高强度的彩色光敏树脂将成为必然趋势。
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