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光固化3D打印技术及光敏树脂的开发与应用

一、本文概述

随着科技的飞速进步，3D打印技术已经逐渐渗透到我们生活的

各个角落，成为了现代制造业中的一股重要力量。其中，光固化3D

打印技术以其高精度、高效率和高材料利用率等优点，受到了广泛的

关注和应用。作为光固化3D打印技术的核心材料，光敏树脂的研发

和应用同样具有重要意义。本文将对光固化3D打印技术及其核心材

料光敏树脂的开发与应用进行深入探讨，旨在全面解析这一技术的原

理、发展历程、现状和未来趋势，为相关领域的研究和应用提供参考

和借鉴。

文章将首先介绍光固化3D打印技术的基本原理和特点，然后回

顾其发展历程和现状，分析当前存在的挑战和问题。接着，文章将重

点介绍光敏树脂的开发过程，包括其化学成分、性能优化以及制备方

法等方面的内容。文章还将探讨光敏树脂在光固化3D打印技术中的

应用，包括其在不同领域中的具体应用场景、优势以及存在的限制等。

文章将展望光固化3D打印技术和光敏树脂的未来发展趋势，为相关

领域的研究和应用提供启示和建议。

通过本文的阐述，读者可以对光固化3D打印技术及光敏树脂的

开发与应用有一个全面而深入的了解，为相关领域的研究和发展提供

有益的参考和借鉴。

二、光固化3D打印技术原理

光固化3D打印技术，又称为立体光刻（SLA）或光敏树脂3D打

印，是一种基于光聚合反应原理的增材制造技术。其工作原理主要依

赖于特定波长的紫外光或可见光照射光敏树脂，引发树脂中的光引发

剂产生自由基或离子，进而引发树脂单体间的聚合反应，从而完成从

液态到固态的转变。

在光固化3D打印过程中，首先通过计算机辅助设计（CAD）软件

创建并优化三维模型。随后，这个模型被切片软件分割成一系列薄层，

每一层都代表打印对象的一个横截面。然后，这些数字切片被转换为

光固化3D打印机的指令，控制打印头的移动。

打印开始时，打印平台下降至距离树脂液面恰好的位置，紫外光

源（通常是激光或LED光源）根据切片数据照射到树脂表面，选择性

地固化树脂。固化后的树脂层形成打印对象的当前截面。之后，打印

平台下降一层厚度的距离，新的树脂液面覆盖在已固化的层上，光源

再次照射，形成下一层。这个过程不断重复，直到整个三维对象打印

完成。

光固化3D打印的关键在于光敏树脂的选择和光固化过程的控制。

光敏树脂通常由基础树脂、光引发剂和稀释剂组成。基础树脂决定了

固化后材料的物理和化学性质，如强度、硬度、耐化学性等。光引发

剂负责在光照下启动聚合反应，其种类和浓度会影响固化速度和固化

深度。稀释剂则用于调整树脂的粘度和流动性，以适应不同的打印需

求。

光固化过程的控制包括光源的选择、光照强度、曝光时间等因素。

这些因素直接影响固化层的精度和表面质量。例如，高光照强度和短

曝光时间可以提高固化速度，但可能导致固化层表面粗糙；而低光照

强度和长曝光时间可以获得更光滑的表面，但会牺牲一部分打印速度。

因此，在实际应用中，需要根据具体需求和树脂特性来优化光固化参

数。

光固化3D打印技术以其高精度、高表面质量和广泛的应用范围

而受到广泛关注。随着光敏树脂的不断开发和新型光固化技术的出现，

这一领域将继续得到发展和拓展。

三、光敏树脂的开发

光敏树脂作为光固化3D打印技术的核心材料，其性能直接决定

了打印件的精度、强度和使用寿命。因此，光敏树脂的开发一直是该

领域的研究热点。随着科技的进步和需求的提升，光敏树脂的开发也

在不断深入，旨在满足更多元化、更高性能的应用需求。

在光敏树脂的开发过程中，研究者们主要关注其光固化速度、固

化深度、收缩率、机械性能、耐化学腐蚀性等关键指标。为了提高光

敏树脂的性能，研究者们采用了多种方法，如引入新型光引发剂、调

整树脂的分子结构、添加功能性填料等。

新型光引发剂的开发是光敏树脂性能提升的关键。传统的光引发

剂可能存在固化速度慢、固化深度不足等问题。因此，研究者们致力

于开发新型光引发剂，以提高光敏树脂的光固化速度和固化深度。例

如，一些高效的光引发剂被引入到光敏树脂中，使得树脂在紫外光照

射下能够快速固化，提高了打印效率。

除了光引发剂，光敏树脂的分子结构也是影响其性能的重要因素。

通过调整树脂的分子结构，可以优化其固化过程中的收缩率、机械性

能等。例如，一些研究者通过引入交联剂或柔性链段，改善了光敏树

脂的收缩率和韧性，使其更适用于复杂结