室內(nèi)8年性能穩(wěn)定！3D Systems的長期性能3D打印樹脂與傳統(tǒng)樹脂有什么不同？

來源：3D Systems

數(shù)十年來，光聚合物材料一直是 3D 打印的基礎(chǔ)，并且每年都在不斷擴(kuò)展其功能。光聚合物是一種液態(tài)聚合物樹脂，暴露在光線下時會固化。光聚合物材料和 3D 打印設(shè)備可提供卓越的部件質(zhì)量、精度和速度，其投資成本遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)生產(chǎn)的產(chǎn)品。它們可為珠寶首飾制作提供功能多樣、價格實(shí)惠的各種原型、小批量部件、夾具、固定裝置和熔模鑄造模型。

但是有一個問題：由于 3D 打印中使用的光聚合物樹脂暴露在紫外線下時會固化，并且一直以來，光聚合物樹脂暴露在額外的紫外線下（即太陽光）時很容易降解，這便限制了其在日常商品中的應(yīng)用。

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光聚合物長期穩(wěn)定性問題
3D Systems 的化學(xué)家已經(jīng)解決光聚合的長期穩(wěn)定性問題，并且能夠使用 Figure 4和SLA打印技術(shù)，以及過去通過傳統(tǒng)樹脂材料無法獲得的新化學(xué)物質(zhì)重塑其功能。這些化學(xué)物質(zhì)為生產(chǎn)首款用于增材制造的聚合物奠定了基礎(chǔ)。Figure 4 TOUGH-BLK 20 是由 3D Systems 提供的一款光聚合物，采用已獲專利的紫外線穩(wěn)定技術(shù)研制而成。

經(jīng)過 18 個月以上的戶外暴露測試，該產(chǎn)品可提供長期的機(jī)械穩(wěn)定性和顏色穩(wěn)定性。Figure 4 TOUGH-BLK 20 的穩(wěn)定性體現(xiàn)在保留機(jī)械特性上，例如抗張強(qiáng)度和模量、斷裂伸長率以及缺口沖擊強(qiáng)度。下圖的Figure 4 TOUGH-BLK 20是3D S ystems為抗室外老化而研制的光聚合物。

ASTM測試部件
產(chǎn)品設(shè)計(jì)師和制造商必須仔細(xì)分析3D打印材料的特性，以確定哪種材料最符合需求。由于各種新型材料不斷研發(fā)出來，與這些技術(shù)保持同步也很重要。使用ASTM測試方法測試了數(shù)月和數(shù)年內(nèi)的自然室外老化程度和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的加速老化程度及各種條件之下的抗張強(qiáng)度、拉伸模量和斷裂伸長率等。
下圖的Figure 4 Rigid White材料是一種不透明的生物相容性光聚合物，可用于醫(yī)療應(yīng)用、電子產(chǎn)品外殼、電機(jī)外殼和其他小部件。數(shù)據(jù)表指出其“良好的長期環(huán)境穩(wěn)定性，測得室內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定性可達(dá)8年、室外2年”。

下圖的Figure 4 RUBBER-65A BLK是3D Systems的先進(jìn)化學(xué)如何解決數(shù)十年難題的另一個例子。傳統(tǒng)彈性光聚合物具備未固化的特性，因此可提供與傳統(tǒng)彈性類類似的彈性。然而，隨著時間的推移，部件暴露在光線下會不斷緩慢固化。因此其穩(wěn)定性較差。這些傳統(tǒng)材料在室外加速老化，在不到3個月等效室外暴露中，其機(jī)械特性便已完全喪失。

下圖中傳統(tǒng)光彈性體室外加速老化曲線。在20天的等效暴露室外前，斷裂伸長率迅速接近于0。

相比之下，F(xiàn)igure 4 RUBBER-65A BLK在18個月的室外暴露中，依舊保持著幾乎所有的主要機(jī)械特性，例如拉伸模量，斷裂伸長率和邵氏A硬度。

這些長期性能材料為何重要？
如前所述，SLA和基于投影的Figure 4 3D打印可提供出色的美觀、準(zhǔn)確度和機(jī)械特性。對任何制造商來說，知道白色或灰色產(chǎn)品會在數(shù)年后保持顏色和功能是一個重要優(yōu)勢。

更耐用的部件意味著更長的保質(zhì)期，更精確的功能原型意味著產(chǎn)品長期的可行性，更快的生產(chǎn)速度不僅能減低成本，還打開了面向許多曾由注塑成型主導(dǎo)的應(yīng)用的大門。