劳伦斯利弗莫尔国家实验室LLNL开发可增可减的3D打印树脂

打印派   2025-12-11 10:05:52

在一项发表于《先进材料技术》期刊的新研究中,劳伦斯利弗莫尔国家实验室的研究人员开发出一套兼具增材与减材制造功能的混合系统,其核心在于一种具有独特双波长响应的树脂。该树脂在蓝光照射下会固化硬化,而在紫外线照射下则降解回液态。这种混合打印系统实现了可修正制造、更高打印精度,并支持零件升级改造与回收利用。

"假设一家公司需要为某台机器定制零件,但尚处于原型阶段,具体需求还不明确,"LLNL科学家兼论文作者本杰明·阿拉梅达解释道,"他们理论上可以用我们的树脂进行打印。若出现缺陷或需要调整,无需重新打印整个零件,只需用另一种波长的光照射即可修改现有部件。这种方式既实用又环保。"

研究人员以打印具有两个独立通道的流体装置为例,利用树脂的降解特性,在打印后成功实现了通道连接。"我们故意设计成这样。但若这真是因通道连接失败导致的缺陷,传统方式需要重新打印整个部件,"LLNL科学家兼合著者约翰娜·施瓦茨表示,"现在只需进行简单修正,零件就能重新投入使用。"

这项已获专利的树脂技术可通过LLNL创新合作办公室进行商业化推广。它使所有光固化打印系统能够制作更精密、更高分辨率的零件,同时实现表面光滑处理、错误修正以及临时支撑结构的添加与移除。该技术依托LLNL独特设施、专业能力和技术积累开发,先进制造企业可通过技术授权将其应用于现有3D打印机,通过实现可编辑、可回收的3D打印节省时间和材料成本。

双功能打印成功的关键在于树脂配方:研究团队优化了其化学组分的每个环节。蓝光使树脂分子交联成网络结构,这是3D打印的常规技术;而创新之处在于,紫外线能在树脂中生成酸性物质。特别设计的分子对酸产生响应,使材料降解回液态。

平衡稳定性与降解性是项挑战。团队设计的树脂需快速硬化与降解,但又不能自发降解过快。他们指出,标准涂层工艺可防止零件在自然紫外线照射下分解。

"一旦发现打印错误,我们能动态调整投影图像实时修正,这实现了真正的自适应制造,"论文作者兼LLNL科学家莉莉安娜·东平·特雷尔-佩雷斯补充道,"除数字光处理打印外,我们还计划将该技术应用于体增材与减材制造——这种技术通过照射旋转的树脂瓶一次性成型三维零件。"

该项目由实验室定向研究与发展办公室资助,莉莉安娜·东平·特雷尔-佩雷斯主持研究。除阿拉梅达和施瓦茨外,团队成员还包括霍尔登·霍华德、马丁·德比尔和马吉·亚萨。

LLNL创新合作办公室是实验室对接产业界的核心部门,通过促成合作伙伴关系推动支持国家安全、促进美国经济发展的使命驱动型解决方案。实验室业务发展主管奥斯汀·史密斯负责先进制造知识产权组合,贾里德·林奇则负责化学品与材料知识产权组合。


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