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新型DLP/LCD光固化3D打印材料

新型DLP/LCD光固化3D打印材料"光敏凝膠"來了

光固化成型是目前較為成熟的一類3D打印技術。目前市面上常見的主要有三種光固化3D打印技術,分別是SLA、DLP和LCD。從激光掃描的SLA到數字投影的DLP,再到最新的LCD 3D打印技術,每一種光固化技術的核心都是光源問題的解決。


基于數字面光源的層掃成型原理,DLP和LCD技術的速度更快,精度也很高,成為當前3D打印領域中的一大潮流。尤其是在近幾年,DLP和LCD 3D打印產業蓬勃發展,在多個行業和領域中得到了廣泛的應用。

當前,用于DLP和LCD成型的材料主要是光敏樹脂。這類材料主要由光敏預聚體、活性稀釋劑、光引發劑和光敏劑組成。其中,預聚體是可以進行光固化的低分子量的預聚體,主要有丙烯酸酯化環氧樹脂、不飽和聚酯、聚氨酯和多硫醇/多烯光固化樹脂體系幾類,是材料最終性能的決定因素。


光敏樹脂與光敏凝膠對比


近些年來,雖然因其優異的特性而受到行業青睞與重視,光敏樹脂被廣泛用于3D打印行業,但是,光敏樹脂在3D打印中仍然存在兩個不足之處:
①有些光敏樹脂中含有大量的工業酯類,有刺鼻的氣味和一定的毒性,打印過程需要在密閉環境下操作;
②一般的光敏樹脂質地較為堅硬,大多數不適合構建要求具有柔韌性、彈性和拉伸性的結構。
3D打印的光敏凝膠模型結構,具有普通光敏樹脂的打印精度和打印效率速度


而光敏凝膠具有彌補光敏樹脂上述不足的潛力:
①光敏凝膠的前體溶液主要由含C=C鍵的酰胺類單體或大分子聚合物構成,能夠溶于水和甘油,無毒且無刺鼻性氣味,具有環境友好的特性,能夠讓光固化3D打印過程從工廠車間走向辦公室、寫字樓、商場,甚至家庭,讓更多的人能夠參與光固化3D打印的過程;
②相對于樹脂材料,固化后的光敏凝膠具有較低的彈性模量,質地柔軟,且有一定的韌性和彈性,能夠與高強度的樹脂材料形成互補,拓展光固化3D打印的應用范疇,特別是具有高附加值的生物醫學領域,更需要個性化定制各種具有柔韌和軟質特性的醫療器件。

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立足臨床應用,開發系列光敏凝膠材料


2021年1月,南極熊3D打印網了解到,山西光響應新材料科技有限公司經過3年的技術攻關成功開發出了光敏凝膠3D打印材料,并成為當年山西省政府關注和扶持的新興產業項目,目前公司正在與當地醫療機構開展臨床轉化醫學的研究與應用。

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△使用光敏凝膠打印的結構具有良好的柔韌性和彈性


光敏凝膠3D打印材料特色在于:以天然多糖和合成聚合物的前體為原材料,通過綠色生化改性技術,構建出一系列具有光敏特性的凝膠預聚體材料,將其開發為可用于DLP和LCD光固化3D打印的光敏凝膠墨水材料,不僅具有環境友好、無毒和無刺鼻性氣味的優點,而且使用該材料打印的結構柔韌有彈性。除此之外,它還具備等同于光敏樹脂打印效率和打印精度的特性,甚至在成本上不會超出光敏樹脂太多。



山西光響應新材料科技相關負責人告訴南極熊,他們公司成立于2019年,公司緊密圍繞產業需求,以高水平的原創性路線和手段開展光響應新材料的開發,主要致力于可用于光固化3D打印的凝膠材料的研發與推廣。



黃曉波博士為山西光響應新材料科技有限公司的主要研發負責人,博士畢業于中科院大連化學物理研究所,曾以訪問學者身份在德國法蘭克福大學留學,山西省“三晉英才”青年優秀人才,目前研究方向為多功能水凝膠材料的研究與開發。迄今為止,黃曉波博士帶領研發團隊已經在光固化凝膠材料領域取得一系列技術突破,獲得授權專利4項,3D打印凝膠墨水材料4種。


光敏凝膠作為一種新型的光固化3D打印材料,打印起來的難度怎么樣,未來會有什么樣的應用呢?可聯系山西光響應新材料科技。

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