微量樹脂打印系統—解決新材料開發階段的難題

很多進行新材料研發及相應創新應用研究的用戶，使用的打印材料配制難度大且昂貴，或需進行材料快速篩選時，可提供的打印材料量很少（通常只有幾十毫升），例如生物醫療材料（如GelMA每克需幾百元）、水凝膠、新型功能材料等。對于這類材料的3D打印，通常情況下打印設備配置的標準材料容器相對而言容積過大，用戶能夠提供的材料由于量少而無法實現打印，或者為了匹配打印設備標準材料容器，增加材料配制量而帶來巨大的成本和材料浪費。

承裝液態光敏材料的樹脂槽是PμSL 3D打印系統中的關鍵組件。通常地，對于面投影光固化打印，特別是自上而下投影方式，樹脂槽容量與打印尺寸成正比，即打印系統可實現的最大成型尺寸越大，相應配置的樹脂槽容量也越大，因此，打印時所需的材料也越多。如摩方公司的10 μm光學分辨率的3D打印系統S140，最大打印樣品尺寸為94 mm × 52 mm × 45 mm，系統標配的樹脂槽容量為800 ml。

圖1 摩方公司S140標準樹脂槽規格

基于稀貴材料的特殊打印需求，摩方公司自主研發出容量20 ml的微量樹脂槽系統，以滿足這一材料的打印及相應研究，如圖2所示為20 ml樹脂槽系統設計。為了匹配設備原有結構設計并簡化樹脂槽更換程序，微量樹脂槽直接配置于設備的標準樹脂槽中，安裝更換便捷。同時，配備相應的打印平臺和打印離型膜，以實現稀貴材料的特殊打印。這一微量樹脂槽系統可實現10 mm × 10 mm × 10 mm的最大打印尺寸。

圖2 摩方公司S140 20ml樹脂槽系統

圖3 摩方公司S140800 ml標準樹脂槽和20ml微量樹脂槽實物對比

利用上述20 ml樹脂槽系統，摩方公司做了系列新材料的3D打印及應用研究。如圖3所示是使用該微量樹脂槽打印的微彈簧陣列結構，所用材料為磁性顆粒復合樹脂（單價約10元/mg），材料配比5%質量比，打印彈簧線徑約100 μm。

圖3 磁性顆粒復合樹脂打印

在實現設備最大打印尺寸的標準樹脂槽基礎上，新增適用于稀貴新型材料打印的微量樹脂槽，解決了初期材料開發量少、材料浪費、成本高、材料篩選周期長等難題，可有效促進新材料的開發及相關應用研究。