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DLP和LCD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。
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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。
△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(shu)脂
透明樹(shu)脂(zhi)與(yu)標(biao)準(zhun)樹(shu)脂(zhi)非常相似(si)，這(zhe)種樹(shu)脂(zhi)在制造(zao)具有(you)高精度的(de)(de)小物體很(hen)有(you)用(yong)，但它有(you)一個額外的(de)(de)特性，即呈現半(ban)透明和無色。除了便于打磨(mo)和隨后的(de)(de)噴(pen)漆過程外，它還可以讓你為各種裝飾品創造(zao)出類似(si)玻(bo)璃的(de)(de)效(xiao)果(guo)，它們都具有(you)與(yu)標(biao)準(zhun)樹(shu)脂(zhi)相同的(de)(de)光滑和柔(rou)軟的(de)(de)質地。應(ying)該注意的(de)(de)是，雖然透明樹(shu)脂(zhi)不建議(yi)用(yong)于食品領域，但這(zhe)些(xie)部(bu)件可以應(ying)用(yong)到(dao)防水(shui)領域。
△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。
△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(cheng)為硬(ying)性(xing)樹(shu)脂，是(shi)具(ju)有高機械性(xing)能的(de)(de)(de)材(cai)料，是(shi)苛刻應用環境的(de)(de)(de)理想(xiang)選擇。它(ta)們的(de)(de)(de)特點(dian)是(shi)耐(nai)受(shou)壓力，以(yi)及承受(shou)沖(chong)擊和(he)影響，所(suo)有這些都不會斷裂(lie)或開(kai)裂(lie)。這些能力使它(ta)們不僅(jin)可以(yi)作為原(yuan)型(xing)，而且還(huan)可以(yi)用于需要(yao)強度和(he)耐(nai)久性(xing)的(de)(de)(de)任務。在這一大類樹(shu)脂中，包括耐(nai)熱、可燃樹(shu)脂，以(yi)及牙科(ke)樹(shu)脂，因為它(ta)們具(ju)有與牙科(ke)領域(yu)兼(jian)容的(de)(de)(de)有趣特性(xing)。
耐熱樹(shu)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(ke)燃樹脂
與耐熱樹(shu)脂一樣，可燃(ran)樹(shu)脂也可歸類(lei)為工(gong)業樹(shu)脂。這(zhe)(zhe)些(xie)部(bu)件的(de)(de)應用(yong)從模型(xing)(xing)的(de)(de)設計和印刷開始，達到(dao)很(hen)高的(de)(de)細節水平。后(hou)來(lai)，進行金屬鑄造，可燃(ran)樹(shu)脂在(zai)其中蒸發，不留(liu)下灰燼或(huo)殘(can)留(liu)物。通過這(zhe)(zhe)種方式，最終(zhong)物體的(de)(de)表面保(bao)持清(qing)潔，并具有光滑的(de)(de)表面。這(zhe)(zhe)種類(lei)型(xing)(xing)的(de)(de)樹(shu)脂被用(yong)于(yu)珠寶和牙科修復領(ling)域，例(li)如，在(zai)這(zhe)(zhe)些(xie)領(ling)域中，需要有一個沒有粗糙和缺陷(xian)的(de)(de)外觀的(de)(de)部(bu)件。
牙科樹脂(zhi)
與其(qi)(qi)他(ta)樹脂(zhi)(zhi)不同，牙(ya)(ya)(ya)科樹脂(zhi)(zhi)是由不含毒素的(de)(de)(de)有機元(yuan)素組成。這使得它(ta)可(ke)以(yi)在不危(wei)及病人健康的(de)(de)(de)情況下用于牙(ya)(ya)(ya)科應用。牙(ya)(ya)(ya)科樹脂(zhi)(zhi)有利于創造具有光滑質(zhi)地和相當高的(de)(de)(de)細(xi)節水平的(de)(de)(de)部件。這種選擇(ze)是制造保持器、牙(ya)(ya)(ya)冠、牙(ya)(ya)(ya)橋、手術模型(xing)、假牙(ya)(ya)(ya)或(huo)解(jie)剖模型(xing)以(yi)及其(qi)(qi)他(ta)牙(ya)(ya)(ya)科應用的(de)(de)(de)理想選擇(ze)。此外，它(ta)們大(da)大(da)降低了傳統牙(ya)(ya)(ya)科修復體的(de)(de)(de)生產成本。
△牙科樹脂應(ying)用的一個例子
結(jie)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(shi)(shi)，它們(men)容易受到紫外線的影(ying)響，所以不建議(yi)將作(zuo)(zuo)品(pin)長期(qi)放在陽光下(xia)。長期(qi)暴(bao)露在光線下(xia)會導致聚合物(wu)失去內聚力，使打印作(zuo)(zuo)品(pin)變形(xing)。最(zui)后(hou)，這(zhe)些(xie)材(cai)料(liao)不適(shi)合與食物(wu)接(jie)觸，特別是(shi)(shi)液體飲料(liao)。與第一點有關，樹脂是(shi)(shi)有毒材(cai)料(liao)，所以與液體接(jie)觸會導致作(zuo)(zuo)品(pin)隨(sui)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。