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我国研发出适于SLA和DLP的新型3D打印墨水

2017-11-28 15:09:20 | 来源:智能制造网 | 编辑:张梦菲
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  日前,我国科学家开发出两种3D打印墨水,可用于SLA或DLP技术。用墨水进行3D打印是成功的,产生复杂的几何形状和复杂的结构没有太大的困难。下一步是测试3D打印物体的材料属性。
  最近,中国的研究人员取得了突破,这对未来的立体光刻和数字光处理技术显示出了巨大的前景。这两种3D打印技术使用了特殊的油墨,可以在光照条件下硬化,与较基本的FDM 3D打印相比,它们能够生产具有良好结构和材料特性的物体。对此的主要限制因素是墨水本身的质量,因为这决定了完成的3D打印物体的质量。现在研究员已经开发了一种新的无溶剂,可光固化聚酰亚胺油墨,其在测试中的表现比目前使用的许多其他材料更好。
  中国科学院兰州化学物理研究所(LICP)的研究人员想要制造一种新材料,这种材料可以扩大光固化3D打印的可能性,超出装饰物品或原型的应用范围。由Yuxiong Guo、Zhongying Ji、Yun Zhang、Xiaolong Wang和Feng Zhou组成研发团队,得到了中国科学院西部光学基金会、LICP特别招聘项目、甘肃省自然科学基金和甘肃普瑞特科技有限公司的支持。他们的项目取得了巨大的成功,现在已经发表在材料科学杂志上。
  最常用于SLA或DLP技术的现有材料往往是环氧树脂或丙烯酸酯。虽然这些产品能够产生复杂的几何形状和相对坚固的结构,但是更强硬的条件往往会使其缺点迅速暴露出来,因此使用这种3D打印技术生产的物体的功能通常受到限制。新型油墨可以在耐热性方面产生更具弹性的结构,同时也具有高度的可溶性,这是3D打印油墨的另一个关键特性,因为它减少了额外的溶剂,从而影响最终的打印质量。
  标题为“用于3D打印的无溶剂和可光固化的聚酰亚胺油墨”的论文详细描述了新3D打印材料的化学过程的一些细节。它说:“具有甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝物的马来酸酐封端的聚酰亚胺低聚物通过在高沸点溶剂中对含有二胺和芳族二酐的酚羟基进行一步酰亚胺化来制备,接着是甲基丙烯酸缩水甘油酯与酚羟基的反应。低聚物在反应性稀释剂中的良好溶解性允许形成无溶剂的光固化油墨。”一旦完成,墨水被用在DLP 3D打印机中,以产生一系列不同的物体。
  用墨水进行3D打印是成功的,产生复杂的几何形状和复杂的结构没有太大的困难。下一步是测试3D打印物体的材料属性。这些物体在300摄氏度的温度的烘箱中固化,并且浸入不同粘度的热油中,以观察它们将如何应对强热。研究人员然后测量硬度、拉伸强度和伸长率,所有这些都是高性能制造中使用的物体的关键力学性能。化学惰性也被测试,因为这显示了材料暴露于各种化学品的处理能力,这对于某些工业应用来说可能是经常发生的。
  采用新型光固化聚酰亚胺油墨生产的物体通过了所有测试,为SLA和DLP 3D打印技术的未来展示了巨大的前景。据研究人员介绍,这种墨水对于“构建微滤油器、通油管材料、冷却阀门和各种发动机部件”等部件和模型是非常理想的,电子行业、航空航天和汽车行业只是其中一些可能很快从最先进的3D打印油墨开发中受益的领域。

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