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不同類型光敏樹脂在光固化3D打印中的使用

 導讀:針對于所有的增材制造過程,選擇一種合適的原材料是打印過程的一個基本步驟。這在樹脂3D打印中尤其重要,在這個過程中,光敏材料被逐層固化,直到最終成型高精細的零件。此外,樹脂的選擇也取決于所使用的光聚合工藝。一種是立體光刻技術,即SLA,它使用激光來固化材料,另一種是DLPLCD方法,它使用光顯示。為了更好地了解目前可用的材料選擇,本期文章總結了市面上光固化3D打印工藝中所使用到的樹脂類型和它們的不同特點。

不同類型光敏樹脂在光固化3D打印中的使用                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

應該注意的是,樹脂的性能是由光誘導固化的最佳聚合決定的,而固化光可以是單波或多波。這就是樹脂波長的概念發揮作用的地方。樹脂的波長等級越低,固化所需的光輸出功率就越高。正是由于這個原因,制造商指定了一個他們的樹脂可以兼容的波長。因此,一般DLP/LCD樹脂的波長比SLA樹脂的波長要大。

不同類型光敏樹脂在光固化3D打印中的使用 

△圖片來源:Ackuretta

 

標準3D打印樹脂

標準類型的3D打印樹脂是市場上最為通用和常見的一種樹脂材料。幾乎所有的制造商都開發了標準樹脂,所以你可以在任何地方買到它們,并且價格實惠,而且有多種顏色可供選擇。它們是一個非常通用的選擇,因為使用該款樹脂打印的部件具有光滑和精細的特性,以及相當高的硬度,只需簡單的后期處理過程,如油漆和打磨。然而,使用標準樹脂打印的部件時必須小心,因為它們脆性大,易于破碎和開裂。它的可及性和易用性使其成為樹脂3D打印世界中入門和制造裝飾品、原型、小雕像等的理想選擇。

 

透明樹脂

透明樹脂與標準樹脂非常相似,這種樹脂在制造具有高精度的小物體很有用,但它有一個額外的特性,即呈現半透明和無色。除了便于打磨和隨后的噴漆過程外,它還可以讓你為各種裝飾品創造出類似玻璃的效果,它們都具有與標準樹脂相同的光滑和柔軟的質地。應該注意的是,雖然透明樹脂不建議用于食品領域,但這些部件可以應用到防水領域。

不同類型光敏樹脂在光固化3D打印中的使用 

△使用透明樹脂制作的3D打印國際象棋棋子

 

可水洗的樹脂

一般來說,樹脂3D打印部件需要進行一些后處理,以去除支撐物和多余的樹脂。這些清洗步驟通常是用異丙醇(IPA)進行的。然而,有一種3D打印樹脂是可水洗的,因此不需要化學處理。通過用水清洗零件,可以獲得更光滑、更舒適的觸感。這樣一來,其他樹脂所特有的粘性就消失了,而與標準樹脂相關的氣味也減少了。這些水洗樹脂的唯一缺點是,精度可能會受到影響。

 

柔性3D打印樹脂

這些類型的3D打印樹脂具有類似于橡膠的品質,其肖氏硬度約為80A。它們的特點是能夠創造出強度高的物體,因為它們能夠彎曲和壓縮而不變形。用柔性樹脂3D打印的部件將具有類似于橡膠的特性,能夠在被壓縮后恢復其初始形狀。由于其使用壽命長,能夠承受持續使用而不破裂,柔性樹脂是創建減震器、手柄或移動部件原型的理想材料。

不同類型光敏樹脂在光固化3D打印中的使用 

△使用巴斯夫的Ultracur3D EL 4000柔性樹脂制作的3D打印部件(圖片來源:zortrax)

 

工業3D打印樹脂

工業光聚合物,也被稱為硬性樹脂,是具有高機械性能的材料,是苛刻應用環境的理想選擇。它們的特點是耐受壓力,以及承受沖擊和影響,所有這些都不會斷裂或開裂。這些能力使它們不僅可以作為原型,而且還可以用于需要強度和耐久性的任務。在這一大類樹脂中,包括耐熱、可燃樹脂,以及牙科樹脂,因為它們具有與牙科領域兼容的有趣特性。

 

耐熱樹脂

想要創建能夠承受高溫的部件?那么這些3D打印樹脂就是你的理想選擇。耐熱樹脂可被認為是工業樹脂。它們的特點是耐熱性能優異,即創造出的零件可以暴露在高達230℃的溫度下而不影響其形狀和性能。因此,它們是制造鑄造工具、將暴露在熱液中的工具和暴露在強熱中設備的理想選擇。

 

可燃樹脂

與耐熱樹脂一樣,可燃樹脂也可歸類為工業樹脂。這些部件的應用從模型的設計和印刷開始,達到很高的細節水平。后來,進行金屬鑄造,可燃樹脂在其中蒸發,不留下灰燼或殘留物。通過這種方式,最終物體的表面保持清潔,并具有光滑的表面。這種類型的樹脂被用于珠寶和牙科修復領域,例如,在這些領域中,需要有一個沒有粗糙和缺陷的外觀的部件。

 

牙科樹脂

與其他樹脂不同,牙科樹脂是由不含毒素的有機元素組成。這使得它可以在不危及病人健康的情況下用于牙科應用。牙科樹脂有利于創造具有光滑質地和相當高的細節水平的部件。這種選擇是制造保持器、牙冠、牙橋、手術模型、假牙或解剖模型以及其他牙科應用的理想選擇。此外,它們大大降低了傳統牙科修復體的生產成本。

不同類型光敏樹脂在光固化3D打印中的使用 

△牙科樹脂應用的一個例子

 

結論

盡管樹脂3D打印本身用途非常廣泛,但樹脂材料本身也有一些缺點,在打印之前應該考慮到。尤其重要的是,在使用任何一種樹脂之前,要了解任何必要的預防措施。除了牙科和其他生物相容性樹脂外,大多數樹脂是有毒性的。建議在處理它們時戴上手套和口罩,至少在最后的作品完全固化之前。此外,建議保持生產空間良好的通風,以避免有毒蒸汽的積累。

另一點是,它們容易受到紫外線的影響,所以不建議將作品長期放在陽光下。長期暴露在光線下會導致聚合物失去內聚力,使打印作品變形。最后,這些材料不適合與食物接觸,特別是液體飲料。與第一點有關,樹脂是有毒材料,所以與液體接觸會導致作品隨著時間的推移而溶解。

 

盡管如此,不同類型的3D打印樹脂的多功能性使它們成為各種應用的理想工具。從創建原型和人物到設計義齒、珠寶或工業工具。你需要做的是確定哪種類型的樹脂最適合你的應用,以及哪種樹脂3D打印機最合適。

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