用于光固化快速成型的材料是液体光固化树脂,或液体光敏树脂,它是由聚合物组成的胶体物质,主要包括齐聚物、光引发剂和稀释剂。在一定量的紫外线照射下,立即引起聚合反应,完成固化。具有强度高、耐高温、防水等特点。目前广泛应用于SLA光固3D打印机和DLP 3D打印机。
SLA光固化树脂特性:
由于SLA中使用的光源是单色光,不同于普通的紫外线,对固化速度有更高的要求,因此,用于SLA的光固化树脂一般应具有以下特性。
(1)低粘度,光固化以CAD模型为基础,将树脂逐层叠加成零件。当一层完成时,由于树脂的表面张力大于固体树脂的表面张力,液体树脂很难自动覆盖固化的固体树脂的表面。树脂液面必须借助自动刮刀刮涂一次,液面平整后才能进行下一层加工。这就要求树脂具有较低的粘度,以保证其更好的流平性和操作的简便性。现在的树脂粘度一般要求在600 cp·s以下(摄氏30度)。
(2) 固化收缩小,与液态树脂分子之间的距离为范德华力的作用距离,约为0.3~0.5 nm。固化后,分子交联形成网状结构,分子间的距离转化为共价键距离,约为0.154 nm。显然,固化前后分子间的距离减小。因此,固化后必须发生体积收缩。同时,在固化前后,当无序向有序转变时,也会发生体积收缩。
(3) 固化速度快,一般来说,在成型过程中,每一层的厚度为0.1-0.2毫米,一层一层固化,完成一个零件需要几百到几千层。因此,如果要在短时间内制造出固体,固化速率是非常重要的。激光束对一个点的曝光时间仅在微秒到毫秒的范围内,这几乎相当于所用光引发剂激发态的寿命。
(4)膨胀小,在模型成型过程中,液态树脂一直覆盖着固化工件的部分,它可以渗透到固化部分,使固化树脂膨胀,导致零件的尺寸增加。只有在树脂溶胀小的情况下,才能保证模型的准确性。
(5)高光敏性,由于SLA使用单色光,这就要求光敏树脂和激光器的波长必须匹配,也就是说,激光器的波长尽可能接近光敏树脂的最大吸收波长。同时,光敏树脂的吸收波长范围应窄,以确保固化只发生在激光照射的点上,从而提高零件的制造精度。
(6)高固化度,可以减少固化后成型模型的收缩率,从而减少固化后的变形。
(7)高湿强度,较高的湿强度可以确保在后固化过程中不会发生变形、膨胀和层间剥离。
光敏树脂材料的其他特性:
(1) 很容易变脆,长期存放后,材料会变脆。注意25°C左右的储存环境。过热和冷却都会对材料的性能产生影响。
(2) 很容易变色。由于光敏树脂的特性,长时间暴露在光线下会逐渐变黄。然而,如果远离光线,白色可以保持几年不变。
常用树脂案例图片: