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革命性突破:可溶解3D打印支撑材料将改变复杂模型制造流程

2025-06-21  来自: 厦门题米科技有限公司 浏览次数:70

3D打印技术近年来发展迅猛,但在制造复杂结构时始终面临一个棘手难题——支撑结构的移除问题。传统3D打印过程中,支撑结构的去除往往需要繁琐的手工操作,不仅耗时耗力,还可能损坏精细部件。然而,随着德克萨斯大学奥斯汀分校研究团队开发的多波长DLP光固化技术的问世,这一行业痛点终于迎来革命性解决方案。这项突破性技术通过使用可溶解支撑材料,实现了复杂模型打印后处理的自动化,将用户体验提升至全新高度,为医疗设备、精密工程和消费产品制造等领域开辟了新天地。

多波长DLP技术:3D打印领域的重大革新

厦门3D打印

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究团队在《ACS Central Science》杂志上发表了一项开创性研究,他们开发出一种波长选择性光聚合物树脂系统,能够根据打印过程中使用不同颜色的光(紫外光、紫光或蓝光)形成性质完全不同的材料。紫外光(365纳米)照射会将树脂固化为不溶性热固性材料用于构建模型主体;而可见光(405纳米或460纳米)照射则会将同一种树脂转化为易溶性热塑性材料,专门用于打印支撑结构。

这一技术的核心优势在于,打印完成后只需将整个模型浸入环保溶剂乙酸乙酯中,支撑材料便会在室温下10分钟内自动溶解,而主体结构则保持完好无损。研究团队展示的对比实验显示,传统DLP打印需要手动去除支撑(常伴随打磨和切割),而新工艺则完全消除了这一繁琐步骤。通过计算机断层扫描验证,使用该技术打印的模型与原始CAD文件的尺寸偏差仅为126微米,表面粗糙度低于5微米,无需额外抛光即可达到工业级精度要求。

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用户体验的升级:从实验室到实际应用

多波长DLP技术的出现标志着3D打印后处理流程的重大简化。传统工艺中,复杂模型(如带有内部空腔或悬垂结构的部件)的支撑去除往往需要专业技能和大量时间,且存在损坏模型的风险。而新技术则使这一过程变得简单、安全且可预测,即使是毫无经验的用户也能轻松完成。

在实际应用中,这项技术特别适合制造传统方法难以实现的非组装结构,如互锁链、旋转关节和带有内部活动部件的机械装置。研究团队成功打印了包括功能性齿轮组、锁子甲和全封闭接头的复杂结构,这些结构通常需要多部件组装或大量后处理工作。医疗领域也将受益——可溶解支撑技术可用于制造具有内部微通道医疗设备或个性化植入物,这些精细结构在过去几乎无法通过传统3D打印实现。

麻省理工学院(MIT)的工程师们也开发了类似技术,他们使用一种新型光固化树脂,紫外光固化部分形成坚固结构,可见光固化部分则成为可溶于婴儿油甚至原始树脂液体的支撑材料。这种材料甚至可循环利用——溶解后的支撑材料可重新混入新鲜树脂中用于下一次打印,大幅降低了材料成本。

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行业影响与未来展望

可溶解支撑技术的出现正在重塑3D打印产业格局。在金属3D打印领域,研究人员已开发出使用低碳钢作为不锈钢打印支撑材料的方法,通过硝酸溶液中的电化学反应选择性溶解支撑结构,避免了传统金属打印中耗时的机械加工后处理。而在高温热塑性塑料打印方面,AquaSys®180等新型水溶性支撑材料的问世,使得PEEK、PEI等高性能材料的复杂结构打印成为可能,仅需温自来水即可去除支撑。

德克萨斯大学的研究团队指出,未来工作将聚焦于改进树脂配方以提高打印速度和分辨率,可能通过添加新的活性稀释剂和不透明剂来实现。随着技术的不断成熟,这种多波长DLP工艺有望在批量生产环境中得到应用,为汽车、航空航天和消费电子行业提供高效的原型开发和终端部件制造解决方案。

从用户体验角度看,这项技术将改变设计师和工程师的工作方式。他们不再需要为后续支撑去除而妥协设计,可以充分发挥创造力,实现真正意义上的设计自由。教育领域也将受益——学校和工作坊可以更轻松地引入复杂模型打印教学,而无需担心危险的工具操作或繁琐的后处理流程。

随着3D打印技术向更智能化、自动化方向发展,可溶解支撑材料的广泛应用将大大降低增材制造的准入门槛,使这一变革性技术惠及更广泛的用户群体。从工程师到业余爱好者,从大型制造企业到小型工作室,所有人都将享受到这项突破带来的便利与效率提升。未来,我们或许会看到更多"打印即用"的应用场景,让创意更快地从数字模型转化为物理现实,真正实现"所想即所得"的制造愿景。


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