Stereolithographic 3D 印刷用可再生丙烯酸酯

介绍了一种可再生光敏树脂在光固化成形装置上的添加剂制造协议。

这种方法可以帮助理解增材制造领域的关键主题，例如树脂配方和打印后处理。该技术的主要优点是它能够准确和按需制造可持续产品。这种方法将提供对基于激光的立体光固化成型技术的见解，但它也可以应用于其他 3D 打印技术，例如数字光处理。

首先，将 50 克 1,10-癸二醇二丙烯酸酯倒入 500 毫升锥形瓶中。向培养瓶中加入 1.0 克 TPO 和 0.40 克 BBOT。为锥形瓶配备机械搅拌器，并在室温下以 200 rpm 的速度搅拌混合物 5 分钟，以使 TPO 和 BBOT 溶解在丙烯酸酯单体中。

向混合物中加入 100 克季戊四醇酯和 100 克多功能环氧丙烯酸酯。现在在 200 摄氏度下以 50 rpm 的速度搅拌混合物 30 分钟，以确保树脂均匀。拆下机械搅拌器，用塞子装入培养瓶。

用铝箔包裹烧瓶，以保护生物基丙烯酸酯光敏树脂免受光线照射。现在用光刻胶覆盖流变仪的底板，其特征是平行板几何形状。将板之间的间隙设置为 1 毫米，并用抗紫外线罩盖住流变仪。

在室温下以 0.1 至 100 反秒的剪切速率测量树脂粘度。打开 SLA 3D 打印机并选择 Open 模式。根据产品的架构，可以在 3D 模型中集成支撑结构，以在制造过程中稳定结构。

在计算机上启动模型准备软件。要选择所需的打印设置，请为材料、版本 V4 和 50 微米层厚选择清除。打开复杂形状原型的数字模型，该模型是标准镶嵌语言文件，然后在构建平台上选择位置和方向。

将打印作业上传到 SLA 3D 打印机。现在将 200 毫升生物基光刻胶倒入树脂槽中。打开 3D 打印机并正确安装树脂槽。

安装构建平台并关闭 3D 打印机。准备 3D 打印机后，开始打印作业。允许 3D 打印机制造形状复杂的原型。

在打印作业完成之前，请勿打开打印机。对于演示的协议，紫外激光器的波长为 405 纳米。对象的打印时间为 2.5 小时，此处以快速动作显示。

打印作业完成后，打开打印机。拆下连接了生产部件的构建平台，然后关闭打印机。打开装满异丙醇的清洗站，然后插入构建平台。

开始程序并冲洗 20 分钟以去除任何未反应的树脂。冲洗程序完成后，从清洗站中取出构建平台，并将原型从构建平台上拆下。让原型风干 30 分钟。

同时，将紫外线烤箱预热至 60 摄氏度。打开 UV 烘箱，将原型快速放置在旋转平台上。关闭紫外线烘箱并在 60 摄氏度下固化 60 分钟，以确保完全转化。

后固化程序完成后，打开 UV 烘箱并取出原型。为了表征复杂形状原型的表面形态，使用剃须刀片从复杂形状的原型上切下大约一厘米的内部螺旋。用双面碳导电胶带将样品固定在样品架上。

成像前，在溅射系统上用 30 纳米铂钯包覆样品。现在将样品插入以 5 KB 加速电压运行的扫描电子显微镜中。以 30 倍和 120 倍放大倍率采集样品的多张图像。

可再生树脂的粘度是 3D 打印过程中的一个重要参数，由单体与低聚物的比例控制。通常，在打印过程中对液态树脂进行重涂时，剪切速率可达 100 反秒。所有生物树脂的粘度均低于 5 帕斯卡秒，适用于立体光刻印刷设备。

这里显示的是用各种生物树脂打印的物体的机械性能的代表性结果，包括拉伸强度和 e 模量。然而，通过改变清洗、干燥、固化和固化温度的持续时间来优化印后处理可以显着改善机械性能。电子显微镜揭示了复杂形状原型的光滑表面和高特征分辨率。

螺旋的锯齿状垂直边缘来自逐层 SLA 打印过程，其中与层的背面相比，暴露层的顶部接收更大的紫外线剂量。表面开裂的程度与初始树脂粘度有关。开发后，这项技术为应用具有成本竞争力的生物树脂铺平了道路，以促进可持续产品的无废料和本地制造。

不要忘记，使用丙烯酸酯可能很危险。执行此程序时应始终采取预防措施，例如佩戴安全眼镜和手套。