LLNL突破可逆光固化：3D打印从此可“删改”

基于光固化的3D打印技术，如DLP和SLA技术，能够以前所未有的速度和便捷性生产高度复杂的结构。然而，这些工艺中使用的许多传统热固性光敏聚合物会形成永久交联结构，若不借助机械加工或烧蚀等高能耗工艺，则无法被分解或修改。

为突破这一限制，美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室（LLNL）的研究人员开发了一种混合制造系统，通过不同波长的数字光处理技术在同一系统中实现光敏树脂材料的增材制造与减材制造。

这项研究成果中，开发了一种具有双波长光聚合和光降解反应路径的硫烯光敏聚合物热固性材料。通过具有405纳米和365纳米双波长的数字光处理技术，实现兼具材料增材制造与减材制造的混合制造。其中，405纳米波长的光线可实现树脂材料的聚合与固化，365纳米波长的光线可将固化后的零件降解回液体状态。这种混合制造系统可制备具有软弹性体特性的二维光刻图案和复杂三维结构，分辨率可达50微米。

举例来说，如果某公司需要开发一款定制零件，但处于原型阶段尚未完全确定设计方案。如果通过这一混合制造系统来3D打印这款零件，若设计存在缺陷或需要调整，无需重新打印整个零件，只需用另一波段的光照射即可修改现有部件。这种方式既实用又减少浪费。研究团队以双通道分离的微流控器件为例进行了演示。利用树脂的降解特性，他们在打印后成功实现了通道间的连接。

树脂化学配方的突破是双功能打印成功的关键：研究团队优化了其各组分的化学特性。按照3D打印的常规机制，蓝光引发树脂分子交联聚合。创新之处在于紫外线能在树脂中产酸，特别设计的分子结构对酸响应后迅速降解液化。平衡稳定性与降解性是一大挑战。研究团队设计的树脂需实现快速固化与降解，但又不能自发分解。研究人员指出，常规涂层即可防止零部件在自然紫外线照射下发生降解。

这项已获专利的树脂技术正通过LLNL实验室创新合作办公室推动商业化。它光固化3D打印系统能够制造更高精度、更复杂精细的零件，同时具有表面光滑处理、打印纠错，以及从3D打印结构中精确可控地选择性去除支撑材料的能力。当检测到打印误差时，混合制造系统能自适应调整投影图像进行实时修正，这实现了自适应制造。

这种对现有结构进行修正或修改的能力，为纠错式制造技术和临时结构应用开创了适应性材料，支持零部件优化制造与循环利用的新范式。3D科学谷了解到，除了将以上创新技术应用于DLP 3D打印工艺之外，研究团队还计划将这一技术应用于体积增材制造技术，使其也能够实现增材和减材制造。

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投稿丨daisylinzhu 微信

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