近日，中科院福建物構所3D打印工程技術研發(fā)中心林文雄課題組在國內首次突破了可連續(xù)打印的三維物體快速成型關鍵技術，并開發(fā)出了一款超級快速的連續(xù)打印的數字投影(DLP) 3D打印機。該3D打印機的速度達到了創(chuàng)記錄的600 mm/h，可以在短短6分鐘內，從樹脂槽中“拉”出一個高度為60 mm的三維物體，而同樣物體采用傳統的立體光固化成型工藝(SLA)來打印則需要約10個小時，速度提高了足足有100倍!
3D打印出的物體
3D打印技術原理圖
傳統的SLA技術采用逐層固化、層層累積的方式來構造三維物體，層與層之間需中斷光照射，然后在已固化區(qū)域表面重新覆蓋或填充精確、均勻的光敏樹脂，再進行光照射形成新的固化層，這種方式系統復雜且耗時。2015年3月，美國Carbon3D公司最早提出“連續(xù)液面生長技術”(CLIP)。該技術是通過透氧材料特氟龍引入氧氣作為固化抑制劑，在樹脂底部形成一層薄的液態(tài)抑制固化層，即所謂的“固化死區(qū)”，避免已固化區(qū)域與底部粘連，使固化過程保持連續(xù)性，從而比傳統的3D打印速度快25—100倍，達到500mm/h。
福建物構所提出了一種特殊的半滲透性透明元件，作為樹脂槽內底面的一部分，固定于打印光源的照射路徑上。該類型半滲透性透明元件對氧氣的透過率比一般高分子聚合物高，最高可達到5—10倍，因此氧氣或空氣均可作為固化抑制劑使用。具體的打印技術原理是：利用DLP投影系統提供照射光源，照射樹脂槽底部的構建區(qū)域形成固化區(qū)域;同時通入氧氣或空氣，氧氣或空氣透過半滲透性透明元件進入樹脂槽，在內底面和固化區(qū)域之間形成一層幾十微米厚的抑制固化層。由于液態(tài)抑制固化層的存在，固化區(qū)域與樹脂槽底部能輕松無損傷分離，實現全程固化的高速連續(xù)性，獲得最大打印速度超過600 mm/h，比美國Carbon3D公司發(fā)布的連續(xù)3D打印設備速度快約20%。
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