在福建省“揭榜挂帅”重大专项和闽都创新实验室自主部署关键技术攻关项目的支持下，中国科学院福建物质结构研究所吴立新研究员团队在面向3D打印弹性体应用开展研究，采用“同步成型剥离线扫描技术（Linear-based scanning vat photopolymerization，LSVP）”的创新方法，实现了粘度达到600,000 cps以上的极高粘度光敏树脂的3D打印（图1）。

图1 高粘度光固化3D打印原理示意图

采用以上方法获得的3D打印样件具有优异的力学性能，良好的各向同性，拉伸强度为11.6 MPa，断裂伸长率达到650%，而且具有优异的成型精度。这项工作发表在《自然通讯》上（”3D printing of ultra-high viscosity resin by a linear scan-based vat photopolymerization system.” Nature Communications 14, no. 1 (2023): 4303.”），论文第一作者为翁子骧高级工程师，通讯作者为吴立新研究员和翁子骧高级工程师。

图2 LSVP制备光固化3D打印件的力学性能和精度展示

基于上述研究的进展，将高性能光固化弹性体预聚物的合成、改性及活性单体的择优遴选，与LSVP技术结合。所制备的材料具有优异的力学性能和回弹性能，其拉伸强度超过25MPa，断裂伸长率超过1600%，优于目前已报道的商业化产品和文献（图2）。同时，LSVP所制光固化3D打印的样品具有良好精度。这项工作发表在《先进材料》上，（”3d Printing of High Viscosity UV‐curable Resin for Highly Stretchable And Resilient Elastomer.” Advanced Materials (2023): 2304430.”），第一作者为博士生黄鲜梅，通讯作者为翁子骧高级工程师和吴立新研究员。

论文链接

https://doi.org/10.1038/s41467-023-39913-4

https://doi.org/10.1002/adma.202304430

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本期，3D科学谷分享的是联泰科技基于光固化（SLA） 3D打印技术与铸造专用树脂所形成的数字化精密铸造工艺流程，从中可以体现出3D打印与精密铸造相结合所具有的优势，以及在什么情况下适用该工艺。

3D打印在铸造领域的价值与应用趋势白皮书》
©3D科学谷

 传统精密铸造流程与3D打印数字化流程对比

© 联泰科技

 3D打印数字化铸造流程工艺细节剖析

1. 型模制作

3D打印制作型模：无论何种复杂程度，可快速制作型模。免去开模程序，节省大量的时间和费用。

I 软件：联泰科技Polydevs前处理软件

3D打印前处理软件的抽壳功能，把型模处理成空心结构：大大减少树脂原料的消耗，节省大量成本；基本消除了树脂在后期处理过程中的膨胀问题；大大减少了出去型模步骤残留的灰烬量。

Polydevs前处理软件在数据处理时可自定义抽壳壁厚、内部支撑臂的长和宽、可自由选择位置来放置排料孔，轻量化处理避免脱蜡时胀壳问题。

设备：联泰科技SLA 3D打印设备Lite600

材料：Somos光敏树脂111222、Element

具有低灰分含量，表面灰分容易被清洁，同时具有粘度低、尺寸稳定、部件表面光滑、表面处理容易、产品稳定等特点。

2. 型模预处理与装配组树

SLA设备3D打印打印出的型模可直接用蜡“焊接”在浇道上面，和正常的蜡型一样装配。考虑到去除SLA型模的方式，浇口与流道的设计可以比传统蜡型大些，这样有助于空气进入帮助燃烧型模。

3. 制壳

挂第一层浆料前，清洗蜡树时注意观察是否有气泡出现。如果有，说明型模密封性不好。蜡树浸入浆液时避免浮力对蜡树造成破坏。为了增强型壳的强度，可考虑多制一层壳或采用加强。

4. 脱蜡

焙烧前将通风孔烫穿，焙烧时有利于气体对流。

5. 焙烧

通入充足的空气高温焙烧，保持温度在800-1100度两个小时（根据零件大小，适当延长时间）。

SLA原型所用Somos铸造专用树脂（Somos@11122、Somos@Element）50~60℃时开始软化，超过300℃后，树脂的分子结构开始崩溃，达到600℃时，树脂材料燃烧分解成二氧化碳、水和少量残留。完全烧失稳温度在800℃左右。

6. 清除灰烬

灰分残留会影响铸件的表面质量和造成内部缺陷。

7. 预热及浇筑

预热前用陶瓷棒、耐火泥等材料堵上通风孔。

精密铸造成品：

 3D打印数字化精密铸造工艺优势

快

速度快、成本低，2-3 天即可获得消失型模，满足多品种、小批量的业务需求

优

可以3D打印出具有复杂空间结构的蜡模，尺寸精度接近模具压型蜡模

净

仅0.05%灰分残留，不含重金属元素，不污染铸件

精

型模表面质量好，细节表现力强。经处理后表面粗糙度可达Ra1.6，最小打印尺寸仅0.3mm。

以上是对基于SLA 技术的3D打印数字化精密铸造工艺优势的总结。那么，精密铸造企业在什么情况下应用这一工艺,才能“物尽其用”呢？以下是5种经典的应用场景。

• 工艺设计优化
• 紧急交期
• 少量（50件以内）, 制作模具费用较高
• 结构特殊，无法开模
• 测试件、原型验证

深入了解3D打印技术在铸造领域的应用，敬请前往《3D打印在铸造领域的价值与应用趋势》白皮书。

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近日，总部位于加利福尼亚的SLA 3D打印机制造商Nexa3D宣布，Nexa3D加入全球领先的化学公司汉高的开放材料平台，并正在与汉高合作开发一系列共同品牌的光敏聚合物SLA树脂，这些材料将通过Nexa3D的全球渠道进行分销。

Nexa3D体验中心。来源：Nexa3D

 新势能新商业模式组合

通过新建立的合作伙伴关系，Nexa3D现在已加入汉高的材料合作伙伴开放平台。两家公司均致力于利用各自在SLA 3D打印技术和高性能树脂方面的专业知识，在NXE400 3D打印机上使用汉高的材料来制造功能部件。他们合作的第一种材料针对NXE 4003D打印机进行了优化，是一种采用汉高乐泰材料技术开发的ABS 3D打印树脂。

3843-xABS材料。来源：Nexa3D

汉高在开发各种3D打印材料方面拥有良好的记录，这些材料克服了3D打印中使用的常规光敏聚合物树脂的缺点。Nexa3D现在基于汉高的乐泰材料系列开发了一种新的3843-xABS黑色材料。3843-xABS黑色材料具有高弯曲和拉伸物理性能，以及高生坯强度和热变形温度。

根据3D科学谷的市场观察，3843-xABS黑色材料适用于多种应用，包括机器人和自动化机械的机械组件，支架，杠杆和臂以及运输车辆的零件和组件，还适合制造例如无人机这样的产品。

汉高和Rapid Shape合作开发新颖的3D打印解决方案，专注于功能部件的批量生产。来源：汉高

除了联合开发的新材料，两家公司还计划将汉高的3D打印树脂产品组合优化到Nexa3D的NXE4003D打印机平台上，以便能够在更广泛的应用中创建功能部件。

3D科学谷Review

Nexa3D快速打印的秘密就是它的润滑剂子层光固化LSPc（ Lubricant Sublayer Photo-curing）技术，摆脱了光固化技术常见的从下往上缓慢固化的过程。另外一个核心技术是专利的结构化光源矩阵，大大缩短了精密功能部件的3D打印周期。从几小时缩短到几分钟，该技术能够以令人信服的注塑性能、尺寸和规模制造能力实现高速和高分辨率3D打印的结合。

除了设备自身的特点，Nexa3D针对不同的应用领域推出定制化的解决方案，并建立细分应用领域的合作伙伴战略关系。齿科领域，Nexa3D还与数字和传统牙科材料，3D打印机和服务供应商BEGO建立了战略合作伙伴关系，该合作关系旨在改造数字牙科领域的制造现状。根据协议，BEGO将销售由高速Nexa3D牙科打印机。在2019年科隆国际牙科展览会（IDS）上，Nexa3D还推出了另一种新的SLA系统Varseo XL，该系统是专为牙科行业开发的。通过Nexa3D与BEGO的合作，使得该系统与BEGO的全系列牙科树脂兼容。

总之，根据3D科学谷的市场观察，Nexa3D重视在每一个面向高速规模生产领域的关键节点上，材料、应用、销售网络、制造等方面都注重借力发力，建立与每个关键节点上的头部企业的合作伙伴关系，相比于更加封闭的发展方式，Nexa3D像手机领域的安卓类似，采取全方位合作的方式，Nexa3D的这种发展战略将为自身打造怎样的竞争优势，3D科学谷将保持持续关注。

更多关于塑料的3D打印，敬请阅读3D科学谷发布的《3D打印塑料白皮书》

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全新的Antares是一款重120公斤的专业级SLA打印机，拥有一个150 mW紫外线激光器，固化光敏树脂。由于其高分辨率，Antares能生产细节丰富的打印件，并提供互联网访问和远程打印管理，就像所有其他Sharebot专业级3D打印机一样。其构建体积为250 x 250 x 250 mm，Z轴分辨率> 0.05微米，±0.1精度。建议使用的材料为专用的刚性PR-S树脂，尽管还兼容CAST-S、HTEMP-S、HARD-S和CLEAR-S材料。

另外。Antares可以使用市面上所有主要的切片软件，Sharebot推荐使用Cura、Kissslicer、Slic3r和Simplify3D。Sharebot还将在formnext上展出自己的大型FFF Qxxl打印机，它是Sharebot Q的一个演变版本以及最近展出在TCT展上的Q XXL原型的最终版本。

这款专业级3D打印机拥有Antares的最大构建体积(700 x 400 x 300mm)，带有远程管理、Sharebox3D界面以及作为Q的主要功能的打印床自动校准系统。

使用一个0.8 mm喷嘴，Qxxl提供更快的打印过程，最高温达260°C左右。它的Z轴分辨率> 0.2微米，±0.2精度，建议使用的材料为PLA-S材料，此外还兼容ASA、尼龙碳、尼龙玻璃、TPUre、ABSolute和PPlight，可以制造大型原型。

来源：天极网
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Castable树脂燃烧后无灰烬或残留，它是专为熔模铸造设计的配方，可用于制造珠宝首饰、金属制品和工程应用等。Castable树脂使用起来很方便，而且能够生成精致的细节和非常光滑的表面，使用这种新的树脂浇注的模具适合任何金属的融化和铸造要求。

“革命性”的新闻是Flexible树脂。这是非常柔软的橡胶类材料在打印比较薄的层厚时会很柔软，比较厚的层厚时会变得非常有弹性和耐冲击。它的应用的可能性是无止境的。这种新材料将应用于制造完美的铰链、减震、接触面，和其他工程应用，适合那些有趣的创意和设计的人群。

“3D打印的注意力集中在机器上，” Formlabs公司的创始人之一Maxim Lobovsky说： “在Formlabs，我们一直认为材料是同样重要的。功能性材料库一直是我们计划的一部分，我们很高兴地把大家带到这些树脂的世界。”

虽然这是两个最新发布的Formlabs树脂，毫无疑问这不是彩虹的尽头。随着越来越多的材料科学家加入3D打印材料的研发领域，我们一定会看到更多独特的材料进入市场。材料科学是3D打印行业的一个重要领域，这个巨大的新技术的潜力正在逐渐释放。

2014年8月22日，中国西通公司在珠海正式发布了首款光固化3D打印机，目前在3D打印行业，3D打印技术多采用FDM熔融成积成形技术，我们见过的民用级3D打印作品，大多为FDM打印机打印，这种打印机简单来说就是将2D打印机加入了Z轴的概念，并使用可热熔固态耗材成形完成3D塑形。FDM技术的优势是耗材与打印机整体售价相对更低，缺点是其耗材热稳定性不足，致使打印精度不高，目前西通的FDM打印机精度为0.2毫米。

光固化打印机全称为激光立体快速样板技术激光，英文为Stereolithography，简称SLA，其最重要的优势是打印精度可以达到0.025毫米（25微米）。这种光固化打印机的原理和FDM相似，但实现角度不同，它是通过激光将光敏树脂液体耗材固化，由于激光本身精度更高，再加上液态耗材固化规避了原有的固体耗材热胀冷缩的问题，因此在打印精度上有了大幅提升。西通推出的这款3D光固化打印机已经可以做到桌面级的尺寸，其机身大小为30×28×45厘米，机身重量仅有8公斤，打印物体的最大尺寸为125×125×165毫米，只需要有配套的电子版3D模型即可打印，操作方法更加简单。售价方面，西通这款光固化的3D打印机售价在2万元上下，国外同类型3D打印机售价在4万元上下，耗材部分需要单独购买，目前西通配套的耗材售价为1000元每升。

现今的3D打印机技术已有了新的突破，SLA光固化的打印技术已经做到了可批量生产的级别。西通这次发布产品就是首款光固化3D打印机，光固化打印机全称为激光立体快速样板技术激光，英文为Stereolithography，简称SLA，其最重要的优势是打印精度可以达到0.025毫米（25微米）。这种光固化打印机的原理和FDM相似，但实现角度不同，它是通过激光将光敏树脂液体耗材固化，由于激光本身精度更高，再加上液态耗材固化规避了原有的固体耗材热胀冷缩的问题，因此在打印精度上有了大幅提升。

西通推出的这款3D光固化打印机已经可以做到桌面级的尺寸，其机身大小为30×28×45厘米，机身重量仅有8公斤，打印物体的最大尺寸为125×125×165毫米，只需要有配套的电子版3D模型即可打印，操作方法更加简单。售价方面，西通这款光固化的3D打印机售价在2万元上下，国外同类型3D打印机售价在4万元上下，耗材部分需要单独购买，目前西通配套的耗材售价为1000元每升。

来源：网易数码