技術(shù)文章
Technical articles很多進(jìn)行新材料研發(fā)及相應(yīng)創(chuàng)新應(yīng)用研究的用戶,使用的打印材料配制難度大且昂貴,或需進(jìn)行材料快速篩選時(shí),可提供的打印材料量很少(通常只有幾十毫升),例如生物醫(yī)療材料(如GelMA每克需幾百元)、水凝膠、新型功能材料等。對(duì)于這類(lèi)材料的3D打印,通常情況下打印設(shè)備配置的標(biāo)準(zhǔn)材料容器相對(duì)而言容積過(guò)大,用戶能夠提供的材料由于量少而無(wú)法實(shí)現(xiàn)打印,或者為了匹配打印設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)材料容器,增加材料配制量而帶來(lái)巨大的成本和材料浪費(fèi)。
承裝液態(tài)光敏材料的樹(shù)脂槽是PμSL 3D打印系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件。通常地,對(duì)于面投影光固化打印,特別是自上而下投影方式,樹(shù)脂槽容量與打印尺寸成正比,即打印系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的最大成型尺寸越大,相應(yīng)配置的樹(shù)脂槽容量也越大,因此,打印時(shí)所需的材料也越多。如摩方公司的10 μm光學(xué)分辨率的3D打印系統(tǒng)S140,最大打印樣品尺寸為94 mm × 52 mm × 45 mm,系統(tǒng)標(biāo)配的樹(shù)脂槽容量為800 ml。
圖1 摩方公司S140標(biāo)準(zhǔn)樹(shù)脂槽規(guī)格
基于稀貴材料的特殊打印需求,摩方公司自主研發(fā)出容量20 ml的微量樹(shù)脂槽系統(tǒng),以滿足這一材料的打印及相應(yīng)研究,如圖2所示為20 ml樹(shù)脂槽系統(tǒng)設(shè)計(jì)。為了匹配設(shè)備原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并簡(jiǎn)化樹(shù)脂槽更換程序,微量樹(shù)脂槽直接配置于設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)樹(shù)脂槽中,安裝更換便捷。同時(shí),配備相應(yīng)的打印平臺(tái)和打印離型膜,以實(shí)現(xiàn)稀貴材料的特殊打印。這一微量樹(shù)脂槽系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)10 mm × 10 mm × 10 mm的最大打印尺寸。
圖2 摩方公司S140 20ml樹(shù)脂槽系統(tǒng)
圖3 摩方公司S140800 ml標(biāo)準(zhǔn)樹(shù)脂槽和20ml微量樹(shù)脂槽實(shí)物對(duì)比
利用上述20 ml樹(shù)脂槽系統(tǒng),摩方公司做了系列新材料的3D打印及應(yīng)用研究。如圖3所示是使用該微量樹(shù)脂槽打印的微彈簧陣列結(jié)構(gòu),所用材料為磁性顆粒復(fù)合樹(shù)脂(單價(jià)約10元/mg),材料配比5%質(zhì)量比,打印彈簧線徑約100 μm。
圖3 磁性顆粒復(fù)合樹(shù)脂打印
在實(shí)現(xiàn)設(shè)備最大打印尺寸的標(biāo)準(zhǔn)樹(shù)脂槽基礎(chǔ)上,新增適用于稀貴新型材料打印的微量樹(shù)脂槽,解決了初期材料開(kāi)發(fā)量少、材料浪費(fèi)、成本高、材料篩選周期長(zhǎng)等難題,可有效促進(jìn)新材料的開(kāi)發(fā)及相關(guān)應(yīng)用研究。