一种用于三维打印光敏支撑材料的性能

根据三嵌段聚合物聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(F127)与紫外光固化单体聚乙二醇(400)二丙烯酸酯(SR344)间的协同效应,制备了一种用于紫外光固化三维打印(3DP)的支撑材料,研究了喷射稳定性对支撑材料喷射面表面形貌的影响,支撑材料的力学性能以及固化收缩率等因素对成形精度的影响;并用扫描电镜(SEM)观察了支撑材料与实体材料接触面分离情况。结果表明,支撑材料固化后具有一定的力学性能,成形尺寸稳定,与实体材料容易分离且不影响模型的表面精度。     

一种适用于高精度打印装置的紫外光固化墨水

在紫外光固化墨水中添加烯属酰胺类化合物，制得的紫外光固化墨水具有更小的粘度和更好的固化性能。实验测试结果表明该墨水的粘度在2-7eps之间，用于喷头精度为1440×1440dpi的打印装置时，能够流畅的从喷头中喷出，打印流畅性极佳，本研究制备的紫外光固化墨水可用于高精度uv打印装置。     

含能材料光固化成型技术研究

针对以液体含能材料为原料的3D打印,设计出适合含能材料挤丝工艺的直径不同的喷头,并构建了双向可调气路系统用以控制液体的挤出流量,实现了用不同直径的喷头均匀、稳定打印,保证了含能材料打印的安全性。采用丝状液体含能材料固化方法,实现了液体3D打印固化成型。制备出适合打印性能要求的光固化树脂,利用红外光谱分析技术,计算出各配方中紫外光照后CC双键转化率,验证最优配方的正确性。进行光固化树脂和加入含能材料的含能油墨打印实验,并对含能油墨打印的模型进行点燃实验。结果表明,设计的打印喷头和气路系统适合于液体材料打印,制备的光固化树脂流动性、流平性、固化效率等符合打印性能要求。     

光固化3D打印磷酸钙基生物陶瓷支架的研究进展

磷酸钙基生物陶瓷多孔支架是临床中实现骨缺损再生修复的常用骨移植物。光固化3D打印技术以其优异的打印精度和复杂结构成形特性能够精确地控制支架孔尺寸、孔形状、孔连通率,在制备生物陶瓷多孔支架领域展现出巨大的应用潜力。然而,利用光固化3D打印技术制备磷酸钙基生物陶瓷多孔支架仍面临亟需克服的挑战,如缺乏性能优异的磷酸钙基陶瓷打印浆料、打印及后处理工艺不成熟、制备的磷酸钙基陶瓷多孔支架的性能还有待提升。本文首先介绍了几种常用的光固化3D打印技术基本原理与特征,然后从3D打印成形工艺、力学性能、生物活性、支架结构及功能化等方面系统探讨了光固化3D打印技术在制备磷酸钙基生物陶瓷多孔支架领域的研究进展及存在的问题,最后展望了光固化3D打印磷酸钙基生物陶瓷多孔支架的发展趋势和突破点,为利用光固化3D打印技术制备成本低、综合性能优异的磷酸钙基生物陶瓷多孔支架提供参考。     

光固化3D打印聚合物材料的研究进展

作为新兴的快速成形技术,3D打印以其独特的制造优势,受到了生物医学、 航空航天、 智能器件等诸多领域的关注和青睐.3D打印是基于材料逐层堆积的原理,以计算机设计的三维模型为蓝本,采用加热熔融、 激光烧结或光照固化等方式,将材料逐层堆积,形成所需的实体零件.3D打印无需模具和繁琐的加工流程,可以按需设计和制备传统加工方式...     

一种用于三维打印系统的光敏预聚物的合成

用聚丙二醇二缩水甘油醚作为原料与丙烯酸反应,合成聚丙二醇二缩水甘油醚二丙烯酸酯,较好的合成条件是反应温度宜控制在100℃~110℃,催化剂N,N-二甲基苄胺的质量分数为0.80%,阻聚剂选用对羟基苯甲醚,其质量分数为0.20%~0.40%。通过实验测试,用这种光敏预聚物制备的光敏树脂,可以作为三维打印快速成形系统使用的实体材料。     

3D打印主要成形工艺及其应用进展

3D打印是以计算机图形数据为基础,通过逐层堆积的方式构建实体,具有高柔性制造以及对复杂零件自由快速成形的特点.从文献研究入手,重点介绍了光固化成形、熔融沉积制造、选区激光烧结、选区激光熔化、三维印刷成形、分层实体制造等典型3D打印工艺的成形原理以及研究进展,在此基础上着重概述了3D打印在生物医学、航空航天、建筑工程领域的应用.简要分析了当前3D打印技术发展中存在的一些问题并提出了一系列解决方案.3D打印技术的出现,给传统制造技术带来了革命性改变,其应用范围广泛,未来一定会融入到人们生活的方方面面.     

混杂光固化3D打印树脂固化动力学性能

以环氧树脂(EPON828)和聚氨酯丙烯酸酯(RJ429)为基础树脂,采用自由基-阳离子混杂光固化体系来制备可用于3D打印的混杂光固化树脂,研究固化过程中自由基和阳离子光引发剂的种类、质量配比和加入量对光固化树脂固化动力学及其力学性能与成型精度的影响。结果表明:阳离子光引发剂Gencure 842和自由基光引发剂Doracur 1173为最佳复配引发剂,最佳质量比为0.75∶1,最优加入量为6.0%(质量分数);环氧树脂828和聚氨酯丙烯酸酯429的最佳质量比为1∶1,混杂光固化树脂的黏度为50.5Pa·s;光固化制品的拉伸强度和冲击强度分别为6.60MPa和8.28kJ·m~(-2),体积收缩率和翘曲度分别为-3.986%和3.62%,满足3D打印光敏树脂的成型要求。     

多自由度机械臂直写3D打印过程的可变角度参数影响研究

为解决传统三轴打印在曲面领域制备能力不足的瓶颈,克服阶梯效应等缺陷,本文设计研发了一种基于多自由度机械臂的直写式3D打印平台,并采用硅橡胶材料开展打印实验,系统研究了喷头打印角度对线条几何形状和多层线条成型效果的影响,最终制备出高保形性的结构样品。研究表明:改变喷头引导角进行打印时,随着喷头引导角度的增大,硅泡沫线条宽度的一致性更高,且引导角大于0°时所打印的线条横截面形状规则,多层结构的成型效果良好,并可改善大跨距下的线条塌陷问题。本文实验结果揭示了打印高保形性硅泡沫的多角度工艺规律,与传统的竖直方向或法线方向相比,喷头引导角大于0°时打印的硅泡沫结构保形性更高,可为曲面传感器、共形天线等对保形性要求较高的应用场合提供借鉴指导。     

基于多喷头并联的3D打印机控制系统的研究

针对现有的单喷头3D打印机在打印大体积模型或零件时打印时间长、打印精度低等问题,提出了一种基于多喷头并联的3D打印机控制系统的设计方法,实现在模型切片平面的多轨迹并联打印。设计了光固化树脂并联打印喷头;采用主从式系统结构,以双STM32F407ZGT为核心、双PCL6045BL和CPLD（complex programable logic device,复杂可编程逻辑器件）为控制终端,搭建了一套双CPU （central processing unit,中央处理单元）的嵌入式3D打印机硬件控制系统;基于喷头切向跟踪原理和等间距打印原则,推导了二轴-四轴插补数据转换算法,实现了“二轴”轨迹数据到“四轴”插补加工数据的转换;设计了并联打印数据预处理程序、并联打印控制程序和并联打印脉冲输出控制程序以实现多轨迹并联打印控制;进行了控制系统的实验测试,对比了多喷头并联与单喷头3D打印机的实际打印效果。结果表明：与传统的单喷头打印方式相比,采用多喷头并联打印方式可以显著提高打印效率和打印精度,且打印质量较好。研究结果为大体积打印件的快速加工成型提供了一种切实可行的解决方案,具有一定的实用价值。     

紫外光固化阴极电泳涂料研究进展

介绍了UV固化阴极电泳涂料的优良特性及其应用前景,综述了国内外关于UV固化阴极电泳涂料的研究进展,其中包括基体树脂、光引发剂和涂装固化工艺的近期研究状况,并对今后UV固化阴极电泳涂料研究过程中的热点问题以及未来的研究趋势作了展望。     

Desktop‐Stereolithography 3D‐Printing of a Poly(dimethylsiloxane)‐Based Material with Sylgard‐184 Properties

The advantageous physiochemical properties of poly(dimethylsiloxane) (PDMS) have made it an extremely useful material for prototyping in various technological, scientific, and clinical areas. However, PDMS molding is a manual procedure and requires tedious assembly steps, especially for 3D designs, thereby limiting its access and usability. On the other hand, automated digital manufacturing processes such as stereolithography (SL) enable true 3D design and fabrication. Here the formulation, characterization, and SL application of a 3D‐printable PDMS resin (3DP‐PDMS) based on commercially available PDMS‐methacrylate macromers, a high‐efficiency photoinitiator and a high‐absorbance photosensitizer, is reported. Using a desktop SL‐printer, optically transparent submillimeter structures and microfluidic channels are demonstrated. An optimized blend of PDMS‐methacrylate macromers is also used to SL‐print structures with mechanical properties similar to conventional thermally cured PDMS (Sylgard‐184). Furthermore, it is shown that SL‐printed 3DP‐PDMS substrates can be rendered suitable for mammalian cell culture. The 3DP‐PDMS resin enables assembly‐free, automated, digital manufacturing of PDMS, which should facilitate the prototyping of devices for microfluidics, organ‐on‐chip platforms, soft robotics, flexible electronics, and sensors, among others.     

水基光固化材料

水基光固化材料作为一种新型光固化材料 ,其优点突出 ,近年来已成为非常活跃的研究、开发领域。本文综述了水基光固化体系的特点、水基 UV树脂、水性光引发剂以及水基光固化材料的应用。     

Performance evaluation of ProJet multi-material jetting 3D printer

The purpose of this paper is to quantitatively evaluate the performance of a multi-material jetting 3D printer, ProJet 5500X, especially the capability for micro manufacturing. Unlike other single material 3D printer, ProJet 5500X uses photopolymers as the build material and wax as the support material. The building performance was evaluated by building a modified version of the standard benchmark model with a high-resolution printing mode. The dimensional error, forming quality and surface roughness of the printed parts have been measured and analysed using a microscope, a 3D coordinate measuring machine and a surface profilometer. Using wax as the support material, fine features as small as 0.25?mm, lateral features and sharper edges could all be properly built, despite the rough side surfaces observed in the printed part. Identical features (3?mm pins) were precisely built with an accuracy of 15?µm. The research provides first-hand detailed performance knowledge in the ProJet system for understanding the working principle and comparison with other 3D printing systems.     

A Low-Binder-Content Ink System for 3D Printing High-Density and Small Feature Size 316L Stainless Steel Parts

Binder ink system is the backbone of binder jet 3D printing (BJ-3DP) technology. Compared with metal injection molding (MIM), BJ-3DP needs much less amount of binder, which means less exhaust gas generation during the debinding process and more environmental friendliness. More than that, low content of binder is also supposed to benefit the structure properties of the printed metal parts. Herein, an ultralow-binder-content ethanol–water–PVP ink system is demonstrated for the BJ-3DP 316 L stainless steel parts by applying thermal bubble inkjet technology. The PVP binder concentration is as low as 80 mg mL⁻¹, which can achieve an ultralow solid content of 0.2 wt% in the printed green part. The two-component solution with water and ethanol provides not only the rheology property adjustment freedom for the ink jetting and infiltration in the metal powders, but also the two boiling points for the step-by-step capillary bridge formation process. By applying the low-binder-content ink, the fully densified 316 L stainless steel parts after sintering can obtain the relative density up to 99.4%, Vickers hardness up to 185 HV, tensile strength up to 542 MPa, 25% elongation at break, and feature size as small as 200 μm.     

高固低黏水性紫外光固化环氧丙烯酸酯的合成及性能

利用不同种类的稀释剂对环氧树脂进行降粘改性,而后与丙烯酸进行反应,合成得到具有光敏性的环氧丙烯酸酯,再用顺丁烯二酸酐对其接枝改性引入羧基,经有机碱中和成盐,得到可用于紫外光(UV)固化的高固低黏型水性环氧丙烯酸酯。讨论了反应温度、催化剂种类以及用量对反应的影响;测试了不同稀释剂对体系的降黏效果;并考察了固化漆膜的力学性能。结果表明:该光敏树脂具有固含量高、黏度低、固化速度快、固化后的涂膜硬度较高、对基材附着性好等特点。     

光固化有机硅/纳米SiO2杂化材料的制备和表征

以双碳羟基硅油(K-50)、异佛尔酮二异氰酸酯(1PDI)和丙烯酸羟乙酯(HEA)为原料,合成光敏性有机硅树脂PSUA;以PSUA为有机相,溶胶-凝胶法制备的硅溶胶为无机相,以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(TMSPM)为两相间的偶联剂,制备了光固化有机/无机杂化体系.对反应产物和硅溶胶进行了红外光谱(FT-IR)分析,用扫描电镜(SEM)观察了光固化膜断面形貌,用铅笔硬度法测定了光固化膜硬度.结果表明合成了预期产物,光固化杂化体系中纳米SiO2分散比较均匀,光固化膜具有很好的韧性和较高的硬度.     

电场诱导微结构图形化形成机理及常温制备工艺

利用液体薄膜表面热扰动造成的表面张力失稳特性,提出一种常温条件下的非接触式电场诱导聚合物图形化技术.采用Navier-Stokes方程和线性稳定分析理论建立了薄膜流体的电场诱导力学模型,阐明了电场诱导过程中微结构的形成机理和周期特性,并详细分析了微结构的成长因数.采用低黏度紫外光固化型聚合物作为图形化材料,在常温条件进行了电场诱导成形实验研究,实验结果证明了电场诱导成形在常温条件下应用于紫外光固化型聚合物的可行性.在导电的掺杂硅片基底上以匀胶方式制备0.8μm厚的紫外光固化型聚合物薄膜,使用平整的导电玻璃作为无图形模板.在基底和模板间施加25 V的直流电压进行电场诱导成形实验,获得了平均中心间距为37.6μm,平均直径为24.8μm的大面积周期性柱状结构.将基底和模板间的电压提高至30 V,周期性柱状结构的中心间距降低为30.8μm,平均直径降低为18.5μm.另外,采用理论模型对诱导成形过程中的诱导时间、成形特点和图型特征等要素进行了详细的分析,并提出了获得高精度、快速电场诱导图形化的工艺参数优化方案.     

3D printing technology and its impact on Chinese manufacturing

For both developed and developing countries, manufacturing plays a crucial role in international competition. There is a growing consensus that 3D printing (3DP) technologies will revolutionise the development of global manufacturing. Although considerable research has previously been conducted to define the technological and economic benefits of 3DP on global manufacturing, minimal research has linked 3DP with Chinese manufacturing (CM). Therefore, to address this research gap and to investigate 3DP’s potential impact on alleviating CM’s development issues, this paper explores the definition, characteristics and mainstream technologies of 3DP, presents the current situation and the main problems of CM, and analyses the potential impact of 3DP on the development of CM. Then, this study introduces the current 3DP promotion and industrialisation situation in China as well as the issues with promoting 3DP in CM.