光固化3D打印用支撐材料的分類

根據(jù)光固化3D打印用支撐材料的固化形式的不同，支撐材料可分為相變蠟支撐材料和光固化支撐材料兩種，又根據(jù)其剝離方式的不同，又可分為水溶性支撐材料（WaterWork）以及易剝離支撐材料（BreakAwaySupportAtructure）。

相變蠟支撐材料主要是根據(jù)材料隨著溫度的變化發(fā)生固液轉(zhuǎn)變的原理設(shè)計(jì)的，當(dāng)混合蠟隨著溫度升高，達(dá)到熔點(diǎn)時(shí)，由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)，從而從噴頭噴射到工作臺(tái)上，溫度降低至凝固點(diǎn)，便由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)。其主要的特點(diǎn)是原料價(jià)格低，不容易造成噴頭堵塞，易清洗，不足之處在于冷卻時(shí)間長(zhǎng)，加熱溫度高，因此成型時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，另外由于混合蠟本身的物理性質(zhì)會(huì)使制件的成形精度相對(duì)于光固化支撐材料差。

常見(jiàn)的相變材料主要有石蠟、微晶蠟、聚乙烯蠟、酯蠟、脂肪酸類蠟質(zhì)材料、脂肪酰胺類材料、磺胺類材料、不同來(lái)源的天然樹(shù)脂材料（如浮油松香和松香酯）和許多合成樹(shù)脂、低聚物、聚合物和共聚物。同時(shí)將兩種或兩種以上的相變材料混合配成二元或多元相變材料，優(yōu)缺互補(bǔ)可得到合適的相變溫度和相變熱，性能更好，更適于應(yīng)用的相變材料。

2003年，3DSystems公司于開(kāi)發(fā)出牌號(hào)為T(mén)HERMOJET65和THERMOJET75的熱噴相變蠟3DP支撐材料。此外Nguyen等研制了一種氨基甲酸酯相變蠟材料。

與實(shí)體材料一樣，用于光固化3D打印的支撐材料也是一種光敏聚合物。當(dāng)支撐材料從噴頭噴出，可在紫外光照射下固化成型，并且光固化支撐材料噴射時(shí)的溫度、粘度都和實(shí)體材料一樣，因此大大簡(jiǎn)化了三維打印機(jī)噴頭的設(shè)計(jì)。

相比于相變蠟支撐材料，光固化支撐材料的主要優(yōu)點(diǎn)在于加熱溫度低，固化速度快，噴射穩(wěn)定性好，具有低收縮，高精度等。但由于光固化支撐材料中含有光固化單體，加熱容易產(chǎn)生自聚，因此容易造成噴頭堵塞，損壞噴頭，造成損失。且由于聚合后為交聯(lián)聚合物，難溶于大部分溶劑，因此很難清洗。

2000年以色列Objet公司開(kāi)發(fā)出了牌號(hào)為FullCure705的光固化三維打印支撐材料，并在北美正式推出了商業(yè)化。2015年，Stratasys公司推出了一款新型可溶性支撐材料SUP706。Levy等則使用溫敏材料制備了一種水溶性光固化3D打印支撐材料。

我國(guó)雖然也在20世紀(jì)90年代較早地進(jìn)入了這一領(lǐng)域，但長(zhǎng)期以來(lái)主要停留在研發(fā)設(shè)計(jì)階段，還未實(shí)現(xiàn)支撐材料的商業(yè)化生產(chǎn)。莫建華等根據(jù)三嵌段聚合物聚氧乙烯-2-聚氧丙烯-2-聚氧乙烯（F127）與紫外光固化單體聚乙二醇(400)二丙烯酸酯(SR344)間的協(xié)同效應(yīng)，制備了一種用于紫外光固化3D打印的支撐材料。結(jié)果表明，支撐材料固化后具有一定的力學(xué)性能，成形尺寸穩(wěn)定，與實(shí)體材料容易分離且不影響模型的表面精度。

黃兵等制備了一種水性紫外光固化3D打印成形支撐材料預(yù)聚物，并對(duì)其可噴射條件、成形工藝進(jìn)行了研究。結(jié)果表明這種支撐材料預(yù)聚物能夠持續(xù)穩(wěn)定從噴頭噴出，固化后與實(shí)體材料容易分離。

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