3d打印用的树脂有毒吗，3d打印用树脂

1. 3D打印材料：感光树脂、金属材料等材料

1. 感光树脂

1）光敏树脂介绍

光聚合物由聚合物单体和预聚物组成，液态光聚合物因其优异的流动性和即时光固化性能，已成为打印高精度产品的3D打印耗材的首选材料。光敏树脂具有较快的固化速度和优异的表面干燥性能，使得成型后的制品外观光滑，呈透明至半透明的霜状制品。特别是，光聚合物树脂含有低气味和低刺激性的成分，使其非常适合个人桌面3D打印系统。

2）光敏树脂的特性

SLA中使用的光固化树脂与下面介绍的普通光固化预聚物基本相同，但SLA中使用的光源是单色光，不像普通的紫外光，要求的性能也更高。因此，用于SLA的光固化树脂一般应具有以下性能：

(1)粘度低。基于CAD模型，对树脂进行光固化，并将树脂逐层堆叠以形成零件。当层完成后，树脂的表面张力大于固体树脂的表面张力，因此液体树脂很难自动覆盖固化的固体树脂的表面。树脂必须涂一遍，用自动刮刀将表面找平，表面找平后才能进行下一层的加工。为此，树脂的粘度必须较低，以提高流平性并便于操作。目前，一般要求树脂粘度在600cp·s（30）以下。

(2)固化收缩小。液态树脂的分子间距离以范德华力距离计约为0.30.5nm。固化后，分子之间相互交联，形成网状结构，当分子间距离换算成共价键距离时，约为0.154 nm，这清楚地表明前后分子间距离更短养护。当分子之间发生加成聚合反应时，距离减少0.125至0.325 nm。在化学变化过程中，C=C变为CC，键长略有增加，但其对分子间距离变化的贡献很小。因此，固化后总是会发生体积收缩。同时，由于固化前后从无序到更有序的变化，也会发生体积收缩。收缩对成型模型有非常负面的影响，产生内应力，导致模型零件变形、翘曲、开裂等，严重影响零件精度。因此，开发低收缩树脂是目前SLA树脂面临的一大挑战。

(3)固化速度快。通常，在成型过程中，材料逐层硬化，厚度为0.1至0.2毫米，需要数百至数千层才能完成零件。因此，在短时间内生产固体物体时，凝固速度非常重要。激光束使斑点曝光的时间范围从微秒到毫秒，大致相当于所用光引发剂的激发态寿命。固化速度慢不仅影响固化效果，而且直接影响成型机的工作效率，难以适合商业化生产。

(4)肿胀小。在成型过程中，液态树脂始终覆盖工件的固化部分，并能渗透固化部分，导致固化树脂膨胀，增大零件的尺寸。只有树脂溶胀较小才能保证模型的准确性。

(5)感光度高。 SLA 使用单色光，因此光聚合物和激光的波长必须匹配。换句话说，激光的波长必须尽可能接近光聚合物的最大吸收波长。同时，光聚合物的吸收波长范围必须变窄，以确保仅在激光照射的地方发生固化，从而提高零件制造的精度。

(6)淬硬程度高。减少成型模型固化后的收缩，减少固化后的变形。

(7)湿强度高。高湿强度确保后固化过程中不发生变形、膨胀或分层。

3）感光树脂材料的组成

用于3D打印的光聚合物树脂，与其他行业使用的光聚合物树脂一样，基本上由以下成分组成：

(1) 感光预聚物

光敏预聚物是指可光固化的低分子量预聚物，通常分子量在1,000至5,000范围内。它是决定材料最终性能的因素。

(2)活性稀释剂

反应性稀释剂主要是指含有环氧基团的低分子量环氧化合物，参与环氧树脂的固化反应，成为固化物环氧树脂交联网络结构的一部分。

(3)光引发剂和光敏剂

光引发剂和光敏剂都在聚合过程中起到促进和引发聚合作用，但它们之间存在明显的区别。光引发剂在反应过程中充当引发剂，参与反应本身，并在反应过程中被消耗。光敏剂起到相当于催化剂的能量转移作用，并且在反应过程中不会被消耗。

2.金属

1) 不锈钢

不锈钢是最便宜的金属打印材料，但用高强度不锈钢3D打印出来的产品表面会略显粗糙和凹陷。不锈钢有各种光滑和拉丝表面，通常用于3D 打印珠宝、功能部件和小型雕塑。

2）高温合金

高温合金因其强度高、化学性能稳定、成型加工难度大、传统加工工艺成本高等特点，成为航空工业主要3D打印材料。随着3D打印技术的长期研究和进一步发展，3D打印制造的飞机零部件由于加工时间和成本的优势而得到广泛应用。

3) 钛

利用3D打印技术制造的钛合金零件具有非常高的强度和精确的尺寸，可制造的最小尺寸达到1毫米，零件的机械性能优于锻造工艺。钛金属粉末耗材预计将在3D打印汽车、航空航天、国防工业等领域有着广泛的应用。

4) 镁铝合金

镁铝合金因其轻质高强的优异性能而广泛应用于轻量化制造行业。在3D打印技术中，无一例外都是各大厂商的首选材料。

5) 镓

镓（Ga）主要用作液态金属合金的3D打印材料，具有金属导电性和与水相似的粘度。与汞(Hg) 不同，镓既无毒，也无挥发性。镓可用于柔性和可拉伸的电子产品，并且液态金属已在软可拉伸组件中得到应用，例如可变形天线、软存储设备、超拉伸电线和软光学器件。

6) 镓铟合金

科学家们使用镓(Ga) 和铟(In) 的液态金属合金，通过3D 打印技术在室温下创建三维独立结构。这个奇迹是通过镓和铟的合金的反应创造的。与空气中的氧气发生反应，形成氧化膜，从而保持零件的形状。该技术用于3D 打印来连接电子元件。

7) 钴

可3D打印的钴铬钼合金有多种类型，通常表现出高强度、高硬度、耐腐蚀和高温特性。钴通常与铬和钨等元素结合来制造重型切削工具和模具，也与磁性不锈钢结合用于喷气机和燃气轮机部件。

8) 镍

Inconel 718、Inconel 625 和HX（均由镍和铬元素组成）是最常用于3D 打印的镍基合金。这些材料耐高温、抗氧化、耐腐蚀，并在高达1200C 的环境中表现出高强度。脊椎合金零件焊接性能优良，通过后热处理可进一步提高其强度。这些材料用于航空航天和赛车行业，特别是在高温和氧化风险显着的环境中，例如燃烧室和风扇。 Inconel 625 在高温环境下比718 更耐腐蚀、更稳定，但强度和导电性是后者的两倍。哈氏合金被认为是三种材料中焊接性能最好的。

9) 铜

尽管铜在3D打印行业中并不常用，但仍有几家公司正在开发用于粉末床熔融工艺的铜合金粉末。此外，铜还可用于焊接工业的DED工艺中。铜具有较高的审美价值，并且比银更坚硬，因此用于珠宝和工艺品。铜也用于航空领域。

10) 贵金属

3D打印产品在时尚界的影响力越来越大。世界各地的珠宝设计师似乎从3D 打印快速原型技术中获益最多，因为它是创意产业中其他制造方法的强大且便捷的替代方案。在珠宝首饰领域，经常使用黄金、纯银等。

11) 高熔点金属

高熔点金属的种类相对较少，但以极高的耐热性而闻名，如铌、钼、钽、钨、铼等。熔点超过2000，化学反应不活跃，密度高，硬度高。钽具有高耐腐蚀性和非常好的导电性，使其在电子工业中非常重要。根据洛斯阿拉莫斯国家实验室的一项研究，这种材料的60%用于真空炉部件和电解电容器。理论上，钽可以增加核粒子的放射性。纯钨的熔点是所有元素中最高的，高达3422C。这种金属非常致密，难以加工，但其稳定性使其适用于耐磨产品，如刀具、钻头、磨床和锯子。钨还具有优良的抗氧化、耐酸、耐碱性能，还可用于辐射屏蔽。

Global Tungsten Powders (GTP) 是少数生产钨、碳化钨和钼粉末并仅销售已成功打印的粉末的公司之一。 GTP研发经理Rick Morgan解释了公司的制粉工艺：“GTP是垂直一体化的。我们有能力开采和化学提取钨矿石。钨粉和碳化钨粉可以通过钴喷雾制备和干燥来制造球化以适应3D 打印工艺。 \'

ExOne 提供用于粘合剂喷射工艺的可粘合钨粉。由于铅具有剧毒，因此该公司销售可以在医疗设备和航空航天零件制造中替代铅的材料。 GTP的碳化钨钴材料已被ExOne成功使用，该公司开发了脱脂/烧结解决方案以确保密度。

3. 聚合物凝胶

聚合物凝胶具有很大的智能性，3D打印采用海藻酸钠、纤维素、动植物胶、蛋白胨、聚丙烯酸等聚合物凝胶材料，在恒温和引发剂、交联剂的作用下，聚合后，形成一种特殊的凝胶材料。形成网状聚合物凝胶产物。当受到离子强度、温度、电场和化学物质的变化时，凝胶的体积会相应变化，因此可以用作形状记忆材料，或者因为凝胶膨胀或收缩时体积会发生变化，用作形状记忆材料。传感材料，凝胶网格可控，可用于智能药物释放材料。

4、陶瓷材料

硅酸铝陶瓷粉末可用于3D打印陶瓷产品，通常为粉末形式，常用于选择性激光烧结（SLS）打印机。用于3D打印的陶瓷粉末是陶瓷粉末和某些粘合剂粉末的混合物。陶瓷粉末与粘结剂粉末的比例直接影响陶瓷零件的性能。粘结剂用量越高，越容易烧结，但零件在后加工过程中的收缩越大，影响零件的尺寸精度。如果粘合剂的量少，则烧结和成型会困难。

陶瓷材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优点，可应用于航空航天、汽车等领域。同时，陶瓷材料有多种颜色可供选择，可以打印出形状逼真、色彩丰富的产品，非常适合制作工艺品、建筑、卫浴产品。

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