光敏樹脂3D打印機是一種基于光固化原理的高精度3D打印設備,通過紫外光照射液態光敏樹脂,使其逐層固化成型,無需模具即可直接制造三維實體。其核心原理在于光敏樹脂中的光引發劑在特定波長(250-400nm)紫外光照射下,引發聚合物單體與預聚體發生聚合反應,實現液態到固態的快速轉變。
光敏樹脂3D打印機主要分為SLA(立體光固化)和DLP(數字光處理)兩種。SLA技術采用紫外激光束,按模型切片路徑逐點掃描樹脂表面,實現從線到面的固化;DLP技術則通過投影儀將整層模型圖像一次性投射到樹脂液中,實現面固化,打印速度更快。兩者均通過升降臺逐層下降,使固化層與新樹脂液接觸,最終堆疊成完整三維物體。
一、打印前準備
環境與安全檢查
將打印機放置在平穩、水平、通風良好的臺面上。
確保工作區域遠離陽光直射(防止樹脂提前固化)。
佩戴個人防護裝備(PPE):丁腈手套(防樹脂)、護目鏡(防UV光和飛濺)、實驗服或圍裙。樹脂具有刺激性和潛在致敏性,避免皮膚直接接觸。
準備好清洗液(通常為異丙醇IPA或專用清洗液)和后固化設備(UV固化箱)。
打印機檢查
檢查打印平臺(Build Plate)是否安裝牢固、清潔、無樹脂殘留或劃痕。
檢查樹脂槽(Resin Tank/VAT)底部的FEP離型膜(或玻璃)是否完好、平整、無劃傷、穿孔或老化。如有損傷,必須更換,否則會漏樹脂或導致打印失敗。
檢查刮刀/回流板(Recoater Blade,部分機型有)是否干凈、位置正確。
確保機器水平(部分機型需要調平Z軸或校準平臺與槽底距離)。
添加樹脂
戴上手套,打開樹脂瓶蓋。
將光敏樹脂緩慢、小心地倒入樹脂槽中,液面高度應達到制造商推薦的刻度線(通常覆蓋FEP膜并有一定深度,如5-8mm)。
切勿過滿,以防溢出污染機器。
蓋緊樹脂瓶,放回避光處保存。
二、模型處理與切片
模型準備
在電腦上使用3D建模軟件或從網絡獲取所需的3D模型文件(通常為.STL或.OBJ格式)。
使用打印機配套的切片軟件(如Formlabs PreForm,Anycubic Photon Workshop,Chitubox等)導入模型。
模型擺放與優化
調整角度:將模型傾斜一定角度(如30°-45°),以減少支撐面積、降低層間應力、避免大平面產生“碗效應”。
添加支撐:
軟件自動生成或手動添加支撐結構,用于固定懸空部分、傳導熱量、確保與平臺粘附。
支撐點應選擇在不顯眼或易于后期處理的位置。
調整支撐密度、粗細和連接點大小。
添加排液孔(對封閉模型):在模型底部添加小孔,便于清洗時IPA進入和未固化樹脂流出。
生成切片文件
選擇正確的打印機型號和樹脂類型(軟件會調用對應的參數庫,如層厚、曝光時間)。
設置層厚(常見25μm,50μm,100μm;越薄精度越高,打印時間越長)。
設置打印方向(正向打印:平臺向上拉;倒置打印:平臺向下拉,更常見)。
軟件生成每層的曝光圖像,并輸出為打印機可讀的格式(如.form,.photon,.cbddlp)。
將切片文件通過USB、SD卡或Wi-Fi傳輸到打印機。
三、啟動打印
啟動打印機
開啟打印機電源。
在控制面板或軟件界面上選擇要打印的文件。
開始打印
確認一切就緒后,點擊“開始”或“打印”按鈕。
打印機將執行以下自動流程:
打印平臺下降至設定起始位置(貼近樹脂槽底部)。
光源(激光或DLP投影)根據第一層圖像進行曝光固化。
平臺上升一層厚度,刮刀(如有)將樹脂重新鋪平。
新的一層樹脂流入平臺與槽底之間。
下一層曝光固化。
重復此過程直至打印完成。
監控過程
通過觀察窗或攝像頭監控打印初期幾層是否正常粘附。
注意聽是否有異常聲音(如平臺卡頓)。
嚴禁在打印過程中打開機器蓋子,以免中斷打印或暴露于UV光下。
四、打印后處理(關鍵步驟)
取出模型
打印完成后,機器停止。戴上手套,小心打開蓋子。
操作平臺升起,將打印平臺連同模型一起從樹脂槽中取出。
輕輕晃動或使用刮刀/鑷子,將模型從打印平臺上剝離。動作要輕柔,避免損壞精細結構。
初次清洗(去除表面樹脂)
將模型放入裝有異丙醇(IPA)的清洗容器中。
手動清洗:用IPA沖洗模型各個角落,特別是凹槽和內部。
超聲波清洗(推薦):將模型放入IPA中超聲清洗1-5分鐘,能更徹d地清除未固化樹脂。
清洗后,用干凈的IPA沖洗一遍。
二次固化(后固化)
目的:使模型內部和陰影區域的樹脂完q聚合,達到最終的機械強度和穩定性。
方法:
將清洗后的模型放入UV固化箱中。
根據樹脂類型和厚度,設置合適的固化時間(通常5-30分鐘)和旋轉模式(確保各面均勻受光)。
對于大型或厚壁模型,可能需要更長時間或翻面固化。
(某些特殊樹脂可在日光下固化,但UV箱更可控高效)
去除支撐與精修
使用斜口鉗、鑷子或小刀小心地去除支撐結構。
對支撐殘留的“疤痕”進行打磨拋光(從粗砂紙到細砂紙),可使用水洗砂紙減少粉塵。
可進行噴漆、上色等后續美化處理。
清理與歸位
將廢IPA收集起來,按實驗室規定處理(不可直接倒入下水道)。
回收未固化的樹脂:將樹脂槽內剩余的液體樹脂過濾后倒回原瓶(避免污染)。
用IPA清洗樹脂槽內部和打印平臺,清除殘留樹脂,晾干后放回機器。
清潔工作臺。