[发明专利]一种可自动去支撑的光固化3D打印方法

说明书

本发明公开了一种可自动去支撑的光固化3D打印方法：每一层打印过程中，光敏树脂经过405nm光源曝光形成主体部分和支撑部分，主体部分再经过365nm光源曝光，直至打印完成；将支撑部分浸泡在水中，支撑部分水解；所述光敏树脂包括丙烯酸酯和阳离子固化单体。该方法通过使用一种光敏树脂，配合两个不同波长的光源，实现主体部分和支撑部分的性能差异，从而使得支撑部分可以通过水解自动去除。

技术领域

本发明涉及快速成型技术，具体涉及一种可自动去支撑的光固化3D打印方法。

背景技术

3D打印，又称增材制造(additive manufacturing)，是一系列快速原型成型技术(rapid prototyping)的统称。它的基本原理是以数字模型文件为基础，使用金属、塑料、陶瓷等材料，通过层层堆叠成型的方式来构造三维结构物体。

使用高分子为打印材料的3D打印技术主要包括熔融沉积成型(FDM)、选区激光烧结(SLS)、多射流熔融成型(MJF)、立体平板印刷(SLA)、数字光处理(DLP)及多重喷射(Polyjet)。其中，DLP、SLA和polyjet为代表的光固化3D打印技术由于较高的精度和打印速度而广泛应用。

光固化3D打印的一个痛点是支撑的手工去除，极大地影响了整体的打印效率，增加了打印成本。在一些特殊结构的3D打印中需要添加一些内部的支撑，而这些支撑极难后期去除。Polyjet技术可以同时打印多种材料，当选用一种可水解的光敏树脂去打印支撑部分时，可以实现支撑的自动去除。但是，polyjet技术成本非常高，而且打印速度相对DLP慢许多。如公开号为CN110789117A的中国专利公开了一种熔融沉积法混料彩色3D打印方法，同时兼顾零件打印色彩逼真及结构强度。采用的技术方案是，借助双挤出头，一个负责打印模型本体，使用的是5种不同颜色的PLA塑料线混熔作为原料；另一个负责打印模型悬空部位的支撑结构，使用的是水溶性PVA塑料，整个模型打印完毕之后支架部分水解消失，从而实现零件的熔融沉积法混料彩色3D打印。本发明的优点是成型后零件不易变形、不出现裂纹，且热应力易于控制。

对于DLP和SLA技术来说，由于其只能同时使用一种光敏树脂，导致其支撑部分和主体部分的材料性质是一致的，所以其支撑部分必须手工去除。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可自动去支撑的光固化3D打印方法。该方法通过使用一种光敏树脂，配合两个不同波长的光源，实现主体部分和支撑部分的性能差异，从而使得支撑部分可以通过水解自动去除。

本发明所提供的技术方案为：

一种可自动去支撑的光固化3D打印方法，在模型的打印过程中，主体部分和支撑部分经历不同波长光源的曝光。具体而言，每一层打印过程中，光敏树脂经过405nm光源曝光形成主体部分和支撑部分，主体部分再经过365nm光源曝光，直至打印完成；将支撑部分浸泡在水中，支撑部分水解；所述光敏树脂包括丙烯酸酯和阳离子固化单体。

打印完成之后，主体部分为丙烯酸酯固化和阳离子单体固化后的一个互穿高分子网络，而支撑部分为丙烯酸酯固化和阳离子单体的一个混合物。支撑部分可以水解，主体部分不可以水解。

丙烯酸酯组分需包含可水溶或可水解的化合物或者化学基团。

作为优选，所述丙烯酸酯为丙烯酰吗啉，固化后可在水中溶解。

作为优选，所述丙烯酸酯为包含酸酐键的丙烯酸酯，固化后酸酐键会在水中水解。包含酸酐键的丙烯酸酯可选自丙烯酸酐、甲基丙酸酐。丙烯酸酯也可以是上述含酸酐键的丙烯酸酯与其他不含酸酐键的丙烯酸酯的混合物。

作为优选，丙烯酸酯为上述丙烯酰吗啉和包含酸酐键的丙烯酸酯的混合物。