多波長光固化3D打印多種樹脂材料

供稿人:何垚垚 張航

在光固化領域,，威斯康星大學麥迪遜分校的科學家開發(fā)出一種新型3D打印機，它擁有可見光和紫外光兩種模式,，可以同時打印多種光敏樹脂材料,。

該方法利用多材料光固化空間控制（MASC）技術，在增材制造過程中根據(jù)不同的材料化學成分選擇不同的光源波長,。多組分光敏素包括具有相應的自由基和陽離子引發(fā)劑的丙烯酸酯和環(huán)氧化物基單體,。在長波長（可見光）照射下，觀察到丙烯酸酯組分的優(yōu)先固化,。在短波長（UV）照射下,，摻入丙烯酸酯和環(huán)氧化物組分的組合優(yōu)先固化。這使得能夠生產(chǎn)含有硬質(zhì)環(huán)氧化物網(wǎng)絡的多材料部件,，與軟水凝膠和有機凝膠形成對比,。 MASC配方的變化極大地改變了打印樣品的機械性能。使用不同MASC配方打印的樣品具有空間控制的化學不均勻性,，機械各向異性和空間控制的膨脹,。圖1為使用BA-1 MASC制劑打印的樣品的壓縮測試應變圖，表1為光敏樹脂配方,。

圖1 設計圖,、打印模型和代表性應力

表1 光敏樹脂配方

在實際操作中，研究人員同時將來自兩臺投影儀的光線導向一大桶液體原材料,，在平臺上逐層構建,。構建一個層之后，構建平臺向上移動,，然后構建下一層,。研究人員面臨的主要障礙是優(yōu)化原料的化學性質(zhì)。他們首先考慮了兩種單體在一個桶中的表現(xiàn),。他們還必須確保單體具有相似的固化時間,，以使每層內(nèi)的硬質(zhì)和軟質(zhì)材料在大約相同的時間內(nèi)完成干燥。通過適當?shù)幕瘜W反應,，研究人員現(xiàn)在可以通過紫外線或可見光確切地確定每種單體在打印物體內(nèi)固化的位置,。

參考文獻：
JJ Schwartz，AJ Boydston. Multimaterial actinic spatial control 3D and 4D printing [J]. Nature Communications, 2019, 10:791.

供稿人:何垚垚 張航 供稿單位：機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室