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不同類型光敏樹脂在光固化3D打印中的使用
導(dǎo)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(gè)基本步驟。這在樹脂3D打印中尤其重要，在這個(gè)過程中，光敏材料被逐層固化，直到最終成型高精細(xì)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(shù)，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(jié)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(diǎn)。
應(yīng)該注意的是，樹脂的性能是由光誘導(dǎo)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(fā)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(gè)原因，制造商指定了一個(gè)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(biāo)準(zhǔn)3D打印樹脂
標(biāo)準(zhǔn)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(fā)了標(biāo)準(zhǔn)樹脂，所以你可以在任何地方買到它們，并且價(jià)格實(shí)惠，而且有多種顏色可供選擇。它們是一個(gè)非常通用的選擇，因?yàn)槭褂迷摽顦渲蛴〉牟考哂泄饣途?xì)的特性，以及相當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)樹脂打印的部件時(shí)必須小心，因?yàn)樗鼈兇嘈源?，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(biāo)準(zhǔn)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(gè)額外的特性，即呈現(xiàn)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(chuàng)造出類似玻璃的效果，它們都具有與標(biāo)準(zhǔn)樹脂相同的光滑和柔軟的質(zhì)地。應(yīng)該注意的是，雖然透明樹脂不建議用于食品領(lǐng)域，但這些部件可以應(yīng)用到防水領(lǐng)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(jìn)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(jìn)行的。然而，有一種3D打印樹脂是可水洗的，因此不需要化學(xué)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(biāo)準(zhǔn)樹脂相關(guān)的氣味也減少了。這些水洗樹脂的唯一缺點(diǎn)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(zhì)，其肖氏硬度約為80A。它們的特點(diǎn)是能夠創(chuàng)造出強(qiáng)度高的物體，因?yàn)樗鼈兡軌驈澢蛪嚎s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(fù)其初始形狀。由于其使用壽命長，能夠承受持續(xù)使用而不破裂，柔性樹脂是創(chuàng)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(yè)3D打印樹脂
工業(yè)光聚合物，也被稱為硬性樹脂，是具有高機(jī)械性能的材料，是苛刻應(yīng)用環(huán)境的理想選擇。它們的特點(diǎn)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(qiáng)度和耐久性的任務(wù)。在這一大類樹脂中，包括耐熱、可燃樹脂，以及牙科樹脂，因?yàn)樗鼈兙哂信c牙科領(lǐng)域兼容的有趣特性。
耐熱樹脂
想要創(chuàng)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(rèn)為是工業(yè)樹脂。它們的特點(diǎn)是耐熱性能優(yōu)異，即創(chuàng)造出的零件可以暴露在高達(dá)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(qiáng)熱中設(shè)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(yè)樹脂。這些部件的應(yīng)用從模型的設(shè)計(jì)和印刷開始，達(dá)到很高的細(xì)節(jié)水平。后來，進(jìn)行金屬鑄造，可燃樹脂在其中蒸發(fā)，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(fù)領(lǐng)域，例如，在這些領(lǐng)域中，需要有一個(gè)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(jī)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(yīng)用。牙科樹脂有利于創(chuàng)造具有光滑質(zhì)地和相當(dāng)高的細(xì)節(jié)水平的部件。這種選擇是制造保持器、牙冠、牙橋、手術(shù)模型、假牙或解剖模型以及其他牙科應(yīng)用的理想選擇。此外，它們大大降低了傳統(tǒng)牙科修復(fù)體的生產(chǎn)成本。
△牙科樹脂應(yīng)用的一個(gè)例子
結(jié)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(diǎn)，在打印之前應(yīng)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(yù)防措施。除了牙科和其他生物相容性樹脂外，大多數(shù)樹脂是有毒性的。建議在處理它們時(shí)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(chǎn)空間良好的通風(fēng)，以避免有毒蒸汽的積累。
另一點(diǎn)是，它們?nèi)菀资艿阶贤饩€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(dǎo)致聚合物失去內(nèi)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(diǎn)有關(guān)，樹脂是有毒材料，所以與液體接觸會導(dǎo)致作品隨著時(shí)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(yīng)用的理想工具。從創(chuàng)建原型和人物到設(shè)計(jì)義齒、珠寶或工業(yè)工具。你需要做的是確定哪種類型的樹脂最適合你的應(yīng)用，以及哪種樹脂3D打印機(jī)最合適。