室内稳定8年:3D Systems长期性能3D打印树脂与传统树脂有什么不同?

数十年来，光聚合物材料一直是 3d打印的基础，并且每年都在不断扩展其功能。光聚合物是一种液态聚合物树脂，暴露在光线下时会固化。光聚合物材料和 3D打印设备可提供卓越的部件质量、精度和速度，其投资成本远低于传统生产的产品。它们可为珠宝首饰制作提供功能多样、价格实惠的各种原型、小批量部件、夹具、固定装置和熔模铸造模型。

但是有一个问题：由于 3D 打印中使用的光聚合物树脂暴露在紫外线下时会固化，并且一直以来，光聚合物树脂暴露在额外的紫外线下（即太阳光）时很容易降解，这便限制了其在日常商品中的应用。

光聚合物长期稳定性问题

3D Systems 的化学家已经解决光聚合的长期稳定性问题，并且能够使用 Figure 4和SLA打印技术，以及过去通过传统树脂材料无法获得的新化学物质重塑其功能。这些化学物质为生产***用于增材制造的聚合物奠定了基础。Figure 4 TOUGH-BLK 20 是由 3D Systems 提供的一款光聚合物，采用已获专利的紫外线稳定技术研制而成。

经过 18 个月以上的户外暴露测试，该产品可提供长期的机械稳定性和颜色稳定性。Figure 4 TOUGH-BLK 20 的稳定性体现在保留机械特性上，例如抗张强度和模量、断裂伸长率以及缺口冲击强度。下图的Figure 4 TOUGH-BLK 20是3D S ystems为抗室外老化而研制的光聚合物。

ASTM测试部件

产品设计师和制造商必须仔细分析3D打印材料的特性，以确定哪种材料***需求。由于各种新型材料不断研发出来，与这些技术保持同步也很重要。使用ASTM测试方法测试了数月和数年内的自然室外老化程度和行业标准的加速老化程度及各种条件之下的抗张强度、拉伸模量和断裂伸长率等。

下图的Figure 4 Rigid White材料是一种不透明的生物相容性光聚合物，可用于医疗应用、电子产品外壳、电机外壳和其他小部件。数据表指出其“良好的长期环境稳定性，测得室内环境稳定性可达8年、室外2年”。

下图的Figure 4 RUBBER-65A BLK是3D Systems的先进化学如何解决数十年难题的另一个例子。传统弹性光聚合物具备未固化的特性，因此可提供与传统弹性类类似的弹性。然而，随着时间的推移，部件暴露在光线下会不断缓慢固化。因此其稳定性较差。这些传统材料在室外加速老化，在不到3个月等效室外暴露中，其机械特性便已完全丧失。

下图中传统光弹性体室外加速老化曲线。在20天的等效暴露室外前，断裂伸长率迅速接近于0。

相比之下，Figure 4 RUBBER-65A BLK在18个月的室外暴露中，依旧保持着几乎所有的主要机械特性，例如拉伸模量，断裂伸长率和邵氏A硬度。

这些长期性能材料为何重要？

如前所述，SLA和基于投影的Figure 4 3D打印可提供出色的美观、准确度和机械特性。对任何制造商来说，知道白色或灰色产品会在数年后保持颜色和功能是一个重要优势。

更耐用的部件意味着更长的保质期，更***的功能原型意味着产品长期的可行性，更快的生产速度不仅能减低成本，还打开了面向许多曾由注塑成型主导的应用的大门。