树脂 3D 打印：简介

树脂是 3D 打印材料研究的重要组成部分，是快速生产高精度零件的理想选择。3D 打印树脂是液态光聚合物 ，主要用于立体光刻 (SLA) 和材料喷射等技术。

为了帮助您更好地了解 3D 打印树脂的世界，今天的教程将涵盖市场上可用的主要树脂类型、主要使用的技术以及关键应用。

什么是光敏聚合物？

光敏聚合物是光敏树脂，当暴露于光源（通常是紫外线）时会改变其物理或化学特性。与熔融沉积成型 (FDM) 中使用的热塑性塑料不同，光聚合物是热固性 ，这意味着虽然材料在加热时会变强，但一旦被紫外线固化，就无法重新熔化或重新加热。

光敏聚合物通常比 FDM 或 SLS 热塑性塑料更脆，尽管它们能够制造具有更高分辨率和更光滑表面光洁度的物体。 3D 打印树脂具有多种颜色和特性，非常适合各种应用，包括视觉和功能原型、医疗设备和珠宝铸造图案。

树脂 3D 打印：SLA 和材料喷射

立体光刻 (SLA) 和材料喷射是 3D 打印树脂最常用的两种技术。然而，虽然这两种技术都使用紫外线来硬化液态光聚合物并需要支撑结构，但相似之处到此为止。

SLA 流程

在SLA生产过程中，一桶液态光固化树脂通过紫外激光逐层选择性固化，使树脂固化。印刷完成后，树脂部件必须进行后固化以提高其机械性能。

材料喷射过程

相比之下，材料喷射（或 PolyJet）是一种喷墨打印工艺，不使用激光。材料喷射打印机配备了打印头，可将液体光敏材料一层一层地沉积到构建平台上。一旦沉积了一层材料，它就会被紫外线硬化。与 SLA 不同，打印部件不需要或只需很少的后固化。

将这些技术用于树脂的主要好处是速度快，精度高。此外，通过材料喷射，可以生产全色和多材料部件，以及多种具有混合特性的独特复合材料。由于材料喷射过程的独特性，这是可以实现的：材料喷射系统通常包含多个喷嘴，这些喷嘴可以在单个打印过程中沉积不同的材料和/或不同的颜色。

SLA 树脂

SLA 可用于多种树脂，但选项会因您选择的 SLA 3D 打印机类型而异。通常，可以开发 SLA 树脂来模拟传统材料的不同特性。例如，开发可与蜡相媲美的树脂用于铸造蜡，或具有陶瓷材料特性的复合材料都是可能的选择。其他树脂可以模仿 ABS 和 PP 等传统热塑性塑料的性能。

标准树脂

标准树脂提供高度精确的特征和光滑的表面光洁度。它们还提供多种颜色选择（从透明色到各种不透明色）。

然而，这种材料的一个缺点是其脆性，这使得标准树脂更适合原型制作。

耐用树脂

耐用或坚韧的树脂模拟 ABS 和 PP 热塑性塑料的特性，与标准树脂相比具有更高的强度、韧性和耐用性。类 ABS 和类 PP 树脂适用于功能原型、消费品以及一般低摩擦和低磨损的机械部件。

PP 类树脂还具有半柔性特性，是卡扣装配的理想选择。但是，在为您的应用选择合适的材料时，应考虑到此类树脂的低热阻。

类橡胶树脂

这种材料可以制造具有柔软橡胶般感觉的柔性部件。橡胶状树脂可以压缩和弯曲，使其成为可挤压模型、可穿戴原型设计、把手和手柄以及时尚和珠宝应用的理想选择。

但是需要注意的是，类橡胶树脂的性能无法与真正的橡胶相比。该材料在 3D 打印时还需要支撑结构。

高温树脂

这种类型的树脂具有很高的耐热性（高于 200°C）和刚度。由于其热性能，这种高温树脂可用于制造用于短期注塑和热成型的工具以及各种夹具和固定装置。

Formlabs 作为少数几个领先之一制造商生产高温树脂，该材料除用于注塑模具外，还可用于生产铸造和热成型工具。

可浇注树脂

浇注树脂是生产用于熔模（或珠宝）铸造的复杂图案的经济高效的选择。在熔模铸造过程中，陶瓷模具是围绕蜡模制作的。当模具凝固时，蜡会被烧掉，然后将熔融金属倒入以制造零件。

牙科和医用树脂

如果您需要具有生物相容性的部件用于牙科和医疗应用，那么这些类型的树脂是首选材料。牙科和医疗树脂已成功用于 3D 打印定制的助听器和手术导板。

用这些树脂打印的部件可以进行蒸汽消毒，直接在手术室中使用。还有一种长期生物相容性牙科树脂的选择，可用于设计用于与人体更长时间接触（长达一年）的正畸装置。

陶瓷填充树脂

这种填充二氧化硅的光敏聚合物具有高拉伸强度和刚度，可制造具有非常光滑的表面和精细特征的部件。陶瓷树脂是一种相对较新的 SLA 材料，通常比其他树脂需要更高水平的技能。

此外，用陶瓷树脂 3D 打印的部件可以在窑中烧制，烧掉聚合物并产生真正的陶瓷零件。该材料非常适合各种应用，从工具、夹具和固定装置到电气外壳以及艺术和设计中的应用。

材料喷射树脂

材料喷射使用类似于 SLA 中使用的光聚合物树脂，但采用粘性较低的墨水状形式。其中一些树脂还模仿了 FDM 3D 打印材料（如 PP 和 ABS）的特性。与 SLA 树脂一样，Material jetting 光敏树脂有多种颜色可供选择以及多种特殊材料（可浇注、高温、医疗级）。一般来说，材料喷射树脂易碎，热变形温度低，每公斤成本远高于 SLA 树脂（大约 300 至 1000 美元）。

作为材料喷射中使用的大多数树脂具有与 SLA 树脂大致相同的特性，我们将重点介绍与该技术一起使用的材料。这些包括复合 用于多材料 3D 打印的材料。复合材料是通过在一个零件中组合两种或多种具有不同特性的材料（例如刚性和弹性体或半透明和不透明的组合）而产生的。这种方法的一个应用是原型制作领域：例如，公司可以 3D 打印具有最终产品外观和感觉的全彩原型。

此外，工程级复合材料是短期注塑模具以及各种夹具和固定装置的理想选择。

无限可能

在本教程中，我们主要讨论了用于广泛建立的 3D 打印技术的紫外线固化树脂。然而，3D 打印市场也提供了更新一代的光聚合技术：例如，Carbon 的连续液体界面生产 (CLIP) 技术支持工程级树脂，据说打印速度比 SLA 更快。

碳已经扩展了树脂的应用领域，目前它提供了八种不同类型的树脂。其中之一包括该公司的 Cyanite Ester (CE)，这是一种独特的 CLIP 材料，其热变形温度为 231°C，强度可与玻璃填充尼龙相媲美。

由于该领域的不断进步光聚合树脂，这些材料的未来肯定是光明的。该领域的先驱公司是 Photocentric，这是一家总部位于英国的公司，专门从事光聚合物材料。该公司开发用于 3D 打印的聚合物，可以使用 LCD 屏幕代替紫外线进行固化，开创了“日光树脂”领域的先河。

在光聚合物材料领域有很多创新，我们只能期待未来更多的应用和用例。