北京化工大學：5種光固化3D打印技術(shù)橫向?qū)Ρ?/a>

2020年3月25日，南極熊從外媒獲悉,，北京化工大學的研究人員于2019年12月發(fā)表了一篇學術(shù)論文“Photo-curing 3D printing technique and its challenges”,，分析了當前流行的光固化3D打印技術(shù)（SLA，DLP,，LCD,，CLIP和MJP技術(shù)）。

光固化3D打印技術(shù)已經(jīng)非常常見,，具有非常多的優(yōu)點,，比如速度快、精度高,、表面質(zhì)量好等,，對于牙科等領(lǐng)域具有很好的應用。但是,，由于使用的材料是光敏樹脂,，仍然存在很多挑戰(zhàn)，比如零件和原型可能會變脆,，變形,，對天氣的抵抗力差以及生物相容性差。

該論文研究對比了相對成熟和商業(yè)化的光固化3D打印技術(shù),，并討論了其優(yōu)勢,、弊端以及未來的潛在應用。

SLA 技術(shù)

立體光刻技術(shù)（SLA）由查爾斯·赫爾（Charles Hull）發(fā)明,，是全球最早的3D打印技術(shù)之一.

赫爾的3D打印半身像以及赫爾發(fā)明的首款3D打印機SLA-1

在論文中,，研究人員表示：“一般情況下，SLA 3D打印機所使用的紫外光波長是355 nm,，光源位于樹脂槽上方,，并且曝光方向是從頂部開始，液態(tài)樹脂在被激光束掃描時會固化,。在固化一層樹脂之后,，平臺會下降一段距離（與打印層厚一致），逐層重復進行固化,，直到打印出3D固體對象”,。

△圖片源于網(wǎng)絡(luò)，非論文附圖

研究人員還指出,，由于激光束可以覆蓋比較大的空間,，因此可以大規(guī)模打印大型模型,。但是，由于增加構(gòu)建大小時速度降低而存在一個缺點,。

SLA的其他缺點包括樹脂數(shù)量有限,，以及分辨率低的問題。但是,，它對于牙科，模具,，汽車和航空航天組件等應用仍然非常有用,。

DLP技術(shù)

數(shù)字光處理（DLP）3D打印的光源來自投影儀，這項技術(shù)也已經(jīng)存在了大約20年了,。以創(chuàng)新的DLP芯片為核心,，使用戶能夠以極高的精確度創(chuàng)建小型物體。

自由基光敏樹脂通常用于DLP中,，雖然可以保證精度和精確度,，但由于尺寸限制以及DLP 3D打印機價格昂貴這一事實而存在缺點。研究人員將其推薦用于珠寶鑄造和牙科等應用,。

△圖片源于網(wǎng)絡(luò),，非論文附圖

LCD技術(shù)

液晶顯示器（LCD）3D打印以液晶顯示器為核心，為用戶提供高分辨率,。

研究人員在文中表示：“在電場切換期間,，少量液晶分子無法重新排列，從而導致弱漏光,，這導致LCD打印技術(shù)的精度不如DLP,。”

△圖片源于網(wǎng)絡(luò),，非論文附圖

“除了打印精度外,，DLP和LCD 3D打印之間的主要區(qū)別在于光強度。眾所周知,，光強度是光聚合的重要因素,，它決定了打印的速度和固化程度。因此,，只有增加光引發(fā)劑的量或延長曝光時間,，用于DLP 3D打印的光敏樹脂才能用于LCD 3D打印�,！�

LCD價格適中,，分辨率高。但是,，必須定期維護和更換LCD光源,。光強度微弱,，有可能發(fā)生“漏光”，必須經(jīng)常清潔水箱,。盡管如此,，作者還是建議將LCD用于玩具，珠寶和牙科產(chǎn)品的制造,。

CLIP技術(shù)

Carbon出名的連續(xù)液體界面生產(chǎn)（CLIP）技術(shù),，實際上目前已經(jīng)更名為Digital Light Synthesis（DLS）。

CLIP技術(shù)的基本原理并不復雜,，底部的紫外線投射使光敏樹脂固化,，而液槽底部的液態(tài)樹脂由于抑制了氧氣而保持了穩(wěn)定的液面，從而確保了固化的連續(xù)性,。研究人員說：“底部的特殊窗口允許光和氧氣通過,。”

CLIP技術(shù),，圖片來自Carbon  

△圖片源于網(wǎng)絡(luò),，非論文附圖

CLIP技術(shù)的最大優(yōu)點之一是打印速度成倍增長（高達25到100倍），而打印的潛力比DLP快1000倍,。

MJP技術(shù)

多噴射打�,。∕JP）大約有20年的歷史，它為工業(yè)用戶提供了一種效率越來越高的系統(tǒng),，它具有多個噴嘴來噴射液態(tài)光敏樹脂,。可以同時打印多種顏色的多種材料,，并且準確性很高,。不僅如此，打印尺寸沒有限制,！但是,，缺點包括設(shè)備和材料的承受能力不足。研究人員今天推薦MJP用于“精密醫(yī)療”應用和珠寶鑄造,。

△圖片源于網(wǎng)絡(luò),，非論文附圖

△不同的光固化3D打印技術(shù)的特征

總之，研究人員指出：“光敏樹脂的有限性能和3D打印技術(shù)的瓶頸限制了光固化3D打印的應用,。 一旦解決了諸如快速固化,，大尺寸和高粘度樹脂打印等技術(shù)問題，以及高性能材料,，生物相容性材料和可降解材料的開發(fā),，光固化3D打印將具有廣闊的前景�,！�

編譯自：3dprint