微量树脂打印系统—解决新材料开发阶段的难题

很多进行新材料研发及相应创新应用研究的用户，使用的打印材料配制难度大且昂贵，或需进行材料快速筛选时，可提供的打印材料量很少（通常只有几十毫升），例如生物医疗材料（如GelMA每克需几百元）、水凝胶、新型功能材料等。对于这类材料的3D打印，通常情况下打印设备配置的标准材料容器相对而言容积过大，用户能够提供的材料由于量少而无法实现打印，或者为了匹配打印设备标准材料容器，增加材料配制量而带来巨大的成本和材料浪费。

承装液态光敏材料的树脂槽是PμSL 3D打印系统中的关键组件。通常地，对于面投影光固化打印，特别是自上而下投影方式，树脂槽容量与打印尺寸成正比，即打印系统可实现的最大成型尺寸越大，相应配置的树脂槽容量也越大，因此，打印时所需的材料也越多。如摩方公司的10 μm光学分辨率的3D打印系统S140，最大打印样品尺寸为94 mm × 52 mm × 45 mm，系统标配的树脂槽容量为800 ml。

图1 摩方公司S140标准树脂槽规格

基于稀贵材料的特殊打印需求，摩方公司自主研发出容量20 ml的微量树脂槽系统，以满足这一材料的打印及相应研究，如图2所示为20 ml树脂槽系统设计。为了匹配设备原有结构设计并简化树脂槽更换程序，微量树脂槽直接配置于设备的标准树脂槽中，安装更换便捷。同时，配备相应的打印平台和打印离型膜，以实现稀贵材料的特殊打印。这一微量树脂槽系统可实现10 mm × 10 mm × 10 mm的最大打印尺寸。

图2 摩方公司S140 20ml树脂槽系统

图3 摩方公司S140800 ml标准树脂槽和20ml微量树脂槽实物对比

利用上述20 ml树脂槽系统，摩方公司做了系列新材料的3D打印及应用研究。如图3所示是使用该微量树脂槽打印的微弹簧阵列结构，所用材料为磁性颗粒复合树脂（单价约10元/mg），材料配比5%质量比，打印弹簧线径约100 μm。

图3 磁性颗粒复合树脂打印

在实现设备最大打印尺寸的标准树脂槽基础上，新增适用于稀贵新型材料打印的微量树脂槽，解决了初期材料开发量少、材料浪费、成本高、材料筛选周期长等难题，可有效促进新材料的开发及相关应用研究。