(1)成型设备
成型设备方面的研宄主要还是光固化3D打印服务的做功设备,即激光器。对于光固化3D打印来说,激光器的重要性不言而喻。从光固化3D打印服务工艺的成型原理来看,它把特定波长的光源照射到树脂表面,提供了光敏树脂进行液固相变的能量。因光敏树脂中光引发剂大部分在紫外光区的光吸收率较大,激光器只需消耗较少的能量便能将光敏树脂固化,所以,大部分激光器还是输出在紫外波段。目前,紫外波段的常用的激光器有He-Cd气体激光器(325mn),Ar+气体激光器(488-514.5nm),N2激光器(337nm),二极管泵浦 Nd:Y0V4 三倍频激光器,Excimer Laser 激光器(308nm、22nm、172nm),Kr+气体激光器(647.1nm)。
随着光固化3D打印技术的应用与发展,现在越来越要求装置小型化桌面化,因而还出现了非激光器的紫外灯以及基于光纤技术的SLA光源。不过,紫外灯曝光的光谱较宽,对于具有特定光波吸收范围的光敏树脂来说是一个不利因素。
商品化的光固化3D打印机现今主要装备的是He-Cd气体激光器以及半导体泵浦固体激光器。气体激光器的电光转换效率低,工作可靠性低,光束质量不太好,使用寿命也不太长,一般为2000小时左右,因此不适于高精度的光固化3D打印设备。固体激光器体积小,工作可靠,使用寿命长各方面性能全面优于气体激光器,因而价格很高。
可以预期,对激光器的研究必将持续进行,以期能找到光束质量高,使用寿命长,运营费用低的相对理想的光固化3D打印激光器。
(2)树脂材料
光固化3D打印技术的发展离不开对新型材料的探索,光敏树脂作为光固化快速成型的生产原料在近几年中得了到长足的发展。浙江闪铸三维科技有限公司采用了阳离子光引发剂和自由基光引发剂的混合引发剂将其成功的应用到了数字光处理3D打印技术上。谢彪通过在通用光敏树脂中加入邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)预聚液以及在光敏树脂体系中引入蒙脱土与膨胀单体的方法,开发出了力学性能、翘曲率、成型精度都有较大提升的新型光敏树脂。
翟媛萍合成了具有良好性能的环氧丙烯酸酯预聚物,并且重配了应用于紫外光的新型光引发剂,并通过螺环膨胀单体改善了该树脂固化体积收缩率大的问题,生成了适合光固化3D打印工艺的新型光敏树脂。梁红波等制得了两种具有不同浓度丙烯酸酯双键和长链烷基的紫外光固化半结晶聚合物。谢璇等针对光敏树脂固化物涂层呈脆性并且其收缩率较大的问题,合成了长链脂肪烃缩水甘油醚丙烯酸酯,利用该种新合成的光敏树脂稀释剂制备的光敏树脂贮存稳定性良好,并且固化物具有良好的柔韧性,此外成型的物体体积收缩率也较小。湖北工学院的吴幼军等人针对532nm绿光激光器研制了一种光固化体系,该光固化体系固化性能优异,其团队还对树脂组分进行优化,从而改善了树脂的性能。