光固化3D打印机成型技术原理

文章来源：未知发布时间：2019-12-21 10:44 点击数：【大 中 小】

摘要：光固化3D打印机成型技术原理。光是一种电磁波，根据其波长不同定义为不同的光，通常情况下，光指的是紫外光，可见光和红外光，波长范围分别对应40-400nm，420-760nm 以及760nm 以上。这其中，紫外光又被细分为真空紫外波段，中紫外波段和近紫外波段，波长分别对应低于200nm，200-300nm 和300-420nm。
光固化3D打印机

在光固化应用中，光敏材料依靠吸收光子能量进而发生后续化学反应，材料中的吸光有机分子的带宽度普遍较高，考虑到光子能量与波长能量成反比，紫外光光子能量大于其他波段光子能量，所以紫外光在光固化应用中较为广泛。中紫外和近紫外波段的较为常用。这一部分又可划分为三个紫外波段，即UVA，UVB 和UVC 波段，分别对应315-420nm，280-315nm 和200-280nm。应用较广的为UVA和UVB波段。

光固化3D打印机

光固化材料一般由预聚体，光引发剂和稀释剂等其他物质组成。光引发剂具有吸光特性，在紫外光的照射下，吸收光子能量，自身跃迁至高能级，例如从基态跃迁至激发态，因为激发态属于不稳定状态，而后又从激发态自发的向下跃迁至低能级状态，并不一定是回到基态，同时释放能量让预聚体发生聚合反应，从而实现材料的光固化反应。了解更多关于光固化3D打印机请致电海域广3D。

具体来讲，光固化材料体系由于光引发剂的作用原理不同主要分为以下两种，即自由基聚合体系和阳离子聚合体系。自由基聚合反应通常包括引发、链增长、链转移和链终止过程。光引发自由基聚合与传统的热引发自由基聚合的差别在于引发的机理不同。热引发自由基聚合利用热引发剂受热分解得到具有引发活性的自由基，而光引发自由聚合利用光引发剂的光解反应得到活性自由基。光引发剂在光照下接受光能从基态跃迁至激发态，进而分解成自由基。自由基与单体的碳碳双键结合，并在此基础上进行链式增长，使碳碳双键发生聚合。光引发阳离子聚合一般是利用阳离子光引发剂在光照下产生的质子酸催化环氧基的开环聚合或富电子碳碳双键的阳离子聚合。

自由基光固化体系是光固化涂料中应用最广泛的体系，优点是固化速度快，原料价格相对低廉。但存在收缩大，氧阻聚等问题。而阳离子光固化体系最大的优点是没有氧阻聚的问题，且固化收缩较小，黏附力强，但固化速度相对较慢，原料价格相对较贵，应用难以得到推广。图2-1 是自由基固化原理示意图。

光固化技术的优势在于快速，低能耗。应用广泛的领域有光固化涂料，光固化油墨，光固化胶黏剂等。在20 世纪80 年代后期发展出利用光固化技术的三维激光成型技术，即现如今3D 打印技术中的一种。利用激光引发感光树脂的聚合，通过电脑控制光束，逐层固化完成成型。要求光敏树脂具有低黏度、高固化速度、低收缩、低溶胀、层间黏附相容性好、对光敏感度高等特点。

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