引言
现阶段，高速连续光固化3D打印技术的应用与发展下有效避免传统液态树脂打印技术速度较慢、质量较低的现状，传统型液态树脂光固化3D打印技术以重复打印的方式，每层速度受到限制，存在明显的阶梯效应，切片厚度越高，阶梯效应就越高，呈现正比例关系，力学性能也会越差。一旦减少切片厚度，就会成倍降低打印速度，导致速度与质量存在相互制约的关系。因此，为探究高速度高质量的打印技术，应将连续液面成型3D打印技术应用于光固化打印工艺，以新型生产方式优化打印性能。在研究中大幅度提高打印质量，避免打印质量和打印速度相互制约的漏洞，实现高速、高效和高生产特性的目的，同时，该技术的应用也以微纳尺寸、结构制造和生物记忆型材料等前沿科技来探求新型生产方案。目前，相关研究仍处于初期阶段，需要在探究3D打印技术与打印性能之间的关系后来有效印证打印件拉伸强度与模量之间的各项同性能关系，避免模块切片厚度影响打印质量，且在高速、超高速3D打印技术下是否会受到树脂临界曝光能量值的干预。
一、实验介绍
(一)原理材料
连续液面成型3D打印技术在使用上只有复位和打印这两个步骤，只需要执行一次复位操作即可完成整个打印流程，同时，利用氧气对自由基树脂的阻断作用，能够维持一层较为稳固的未固化区，未固化区以固化梯度的方式而存在。当然也会存在部分已固化的树脂，导致自上而下固化效应越来越明显，未固化区可以从树脂中不断拉出负压，负压的填充作用致使打印过程的连续性和一致性。复位固化打印平台上升，数值回流，这三个相互剥离的打印步骤在同时完成下使整个分层打印流程以持续性的状态而存在，提高了液态树脂固化的速度。作为具有阶梯效应的打印方式，不会由于打印方向和厚度的差异性而造成质量和速度之间相互制约。
(二)打印策略分析
此次打印策略的研究以诺瓦智能树脂为透明蓝光固化的标准树脂，所采用的实验设备为长廊智能3D打印机，以高速连续液面成型3D打印技术为操作核心，打印机树脂槽底部利用杭州巴尔德新型科技材料有限公司所生产的全透明有机硅薄膜，既能保证良好的透氧性，也能够以持续树脂材料在最下方形成稳定的微固化区，避免粘连现象，保证打印的持续性。
(三)打印策略
连续液面成型3D打印技术的使用特点是以连续性的方式来进行切片投影，整个过程连续操作不会中断，必须要确定每层切片的曝光时间，计算公式为切片厚度除以打印速度为单层切片的曝光时间。光机的光能量强度由电流的数值进行控制，整个电流细分对应等级为光能量密度。计算操作较为简便，打印过程只需根据每层曝光时间来控制打印速度，无间隔连续性切片即可实现连续打印的操作目的。
(四)透氧膜对3D打印的影响
透氧膜在打印中，由于透氧含量的差异，如果透氧量无法满足实际需求，将导致光固化打印技术无法实现氧阻聚层的形成，而PDMS薄膜的价格便宜，适用性高，但由于刚性较差，容易受到外力而变形，在打印初始阶段，应维持压力处于动态化平衡状态，保证在氧气舱内的压力过大时薄膜会上凹，而过小时，薄膜下凹，上凹与下凹的过程致使底部产生不同的压力影响，可以进行工艺优化，将影响因素降到最低。
(五)打印速度与表面质量的关系
连续液面成型3D打印技术在高速打印下以不同的打印速度来组成打印样件，再调整打印表面粗糙度后，可以进行样件粗糙度的测量工作，与实验结果进行对比，打印方向为高度方向，切片厚度一般在50纳米左右。
(六)打印速度与力学性能的关系
连续液面成型3D打印技术在高速模式下以不同速度进行打印与拉伸标准试件后测试拉伸尺寸，根据模型的尺寸标准来进行测试，将结果进行对比后，最优打印速度为每小时12毫米。
二、结果分析
首先，透氧膜对连续性液面成型3D打印技术的影响因素主要以镂空球模型进行实验，调节氧气舱压力大于大气舱的同时保证打印平台与透氧膜之间形成很薄的树脂，以连续性提升的方式来避免存留未释放空间，而无法致使树脂回流现象。当打印平台提升且薄膜凸起时，可以释放打印空间，打印恢复正常，通过调整平台原点的z轴高度来避免底部堆积情况。其次，在研究PDMS薄膜下凹对打印样件的影响时可以以具备梯形口的斜板来进行底板调节，调整氧气压与大气压相等后，将竖直重力作用于薄膜上，致使其下凹，打印平台之间间距过大，若可直接打印，则无法粘合打印平台，若只是打印失败，可增大光强。打印底板的前几层无法粘合，直接悬浮于薄膜与平台之间，随着打印的持续性进展，会导致底板逐渐积累而粘上打印平台，出现打印底部穿透现象。穿透后的打印底部会存在缺损，可利用模型扩展支撑的方式，提高堆积和穿透现象，将其移动到扩展支撑板处，消除缺陷问题。再次，传统光固化打印技术与连续液面3D打印技术再对比分析后，前者以连续性打印的策略不会出现分层现象，同时在高速拉升时产生类似水波纹的图形，表面粗糙度更低，表面质量更高。之后，连续液面3D打印技术的速度与分层现象呈现出正比例关系，速度越高，分层现象越明显，随着速度进一步提高，分层厚度也会进一步增加，其使用原理是根据未固化层上拉所调整的负压数值来提高拉出速度，负压越高速度越快。当黏度达到一定数值时，回流速度会受到影响，由于光固化标准树脂的流动性可以在较短时间内发生固化，已固化的部分利用负压迅速补充树脂，避免流动性不足、匹配性不高的问题。最后，不同步骤之间不会存在时间滞后性，有效提高打印速度。连续性光固化打印技术与传统打印技术在力学性能上的对比可以发现，前者致密性不会存在分层现象，同时内部也与表层相类似，在打印方向上拉伸程度存在各向异性，其本质是会随着打印速度的提升降低拉伸强度，在分层处出现竖直交联性和固化被破坏的问题，力学性能降低。
三、结语
总的来说，高速打印模式下的薄膜形成处于动态化的条件，能够有效保证打印硬件的完整性，提高支撑扩展效果，避免穿透问题。树脂回流速度与打印速度之间的匹配性较高，力学性能的分层现象、回流问题和时间差异均不会存在滞后性，表面质量进一步上升，以最优的拉伸强度来提升打印速度和打印质量，实现高速打印的使用目的。
参考文献
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