CLIP連續液界制造技術：顛覆性的光固化3D打印技術
時間：2018-02-24 09:38 來源：未知 作者：中國3D打印網 閱讀：1964次
2015年3月20日出版的《科學》雜志報道，美國北卡羅來納大學的DeSimone教授帶領的團隊開發出了一種改進的光固化3d打印技術，稱為“連續液體界面制造技術”（CLIP），這種技術可以將SLA技術的打印速度提高數十倍甚至上百倍。今天就為你來揭秘這種神奇的光固化技術。
連續液界制造技術，也就是CLIP技術（Continuous Liquid Interface Production），由北卡羅來納大學教堂山分校化學教授、Carbon3D的CEO約瑟夫·德西蒙尼（Joseph M. DeSimone）與他的同事兼Carbon3D的首席技術官亞歷克斯·葉爾莫什金（Alex Ermoshkin）以及北卡羅來納大學的化學教授愛德華·薩穆爾斯基（Edward T. Samulski）合作發明。基于此技術，他們獲得了2.55億元風投，成立了Carbon公司。
為了幫助大家更好地理解CLIP技術的原理，先跟大家說說什么是丙烯酸酯的氧阻聚效應。之前我們提到過，光敏樹脂分為丙烯酸酯和環氧樹脂兩大類。在光照下，丙烯酸酯類樹脂容易受到氧氣的影響，導致固化失敗。而環氧樹脂類的光敏樹脂沒有氧阻聚效應，不會受到氧氣的影響。我們看到很多桌面級SLA打印機的光源位于樹脂槽下方，每固化一層，打印平臺會向上移動。這是因為固化層沒有氧氣的介入，使用丙烯酸酯打印的SLA物品成功率更高。
CLIP技術就是基于傳統的桌面級SLA技術，并且利用了丙烯酸酯的氧阻聚效應：使用一種透明透氣的特氟龍膜作為樹脂槽底部，供光和氧氣通過。由于氧阻聚效應，進入樹脂槽的氧氣會抑制離底部最近的一部分樹脂固化，形成幾十微米厚的“盲區”（dead zone）。同時，紫外光會固化盲區上方的光敏樹脂。也就是說固化的打印件并沒有像傳統的SLA打印機那樣黏在樹脂槽底部，所以打印時無需緩慢剝離，從而可以可以做到連續打印，實現比普通光固化快10倍到100倍的打印速度。
CLIP工作原理示意圖
CLIP技術利用了通常人們希望避免的氧阻聚效應，從而達到了突破性的打印速度。但是這也限制了其只能使用丙烯酸酯類的光敏樹脂，而無法利用到環氧類光敏樹脂的優勢。同時，CLIP連續打印沒有刮刀涂覆的步驟，這就要求光敏樹脂黏度低，有較好的流動性，因此對CLIP技術使用的光敏樹脂提出了更高的要求。
連續液界制造技術，也就是CLIP技術（Continuous Liquid Interface Production），由北卡羅來納大學教堂山分校化學教授、Carbon3D的CEO約瑟夫·德西蒙尼（Joseph M. DeSimone）與他的同事兼Carbon3D的首席技術官亞歷克斯·葉爾莫什金（Alex Ermoshkin）以及北卡羅來納大學的化學教授愛德華·薩穆爾斯基（Edward T. Samulski）合作發明。基于此技術，他們獲得了2.55億元風投，成立了Carbon公司。
為了幫助大家更好地理解CLIP技術的原理，先跟大家說說什么是丙烯酸酯的氧阻聚效應。之前我們提到過，光敏樹脂分為丙烯酸酯和環氧樹脂兩大類。在光照下，丙烯酸酯類樹脂容易受到氧氣的影響，導致固化失敗。而環氧樹脂類的光敏樹脂沒有氧阻聚效應，不會受到氧氣的影響。我們看到很多桌面級SLA打印機的光源位于樹脂槽下方，每固化一層，打印平臺會向上移動。這是因為固化層沒有氧氣的介入，使用丙烯酸酯打印的SLA物品成功率更高。
CLIP技術就是基于傳統的桌面級SLA技術，并且利用了丙烯酸酯的氧阻聚效應：使用一種透明透氣的特氟龍膜作為樹脂槽底部，供光和氧氣通過。由于氧阻聚效應，進入樹脂槽的氧氣會抑制離底部最近的一部分樹脂固化，形成幾十微米厚的“盲區”（dead zone）。同時，紫外光會固化盲區上方的光敏樹脂。也就是說固化的打印件并沒有像傳統的SLA打印機那樣黏在樹脂槽底部，所以打印時無需緩慢剝離，從而可以可以做到連續打印，實現比普通光固化快10倍到100倍的打印速度。
CLIP工作原理示意圖
傳統的SLA技術采用逐層固化、層層疊加的方式來構造三維物體，層與層之間需中斷光照射，然后在已固化區域表面重新覆蓋光敏樹脂，再進行光照射形成新的固化層，這種方式相對來說比較耗時。CLIP技術最重要的兩個優勢，一個是之前提到的打印速度，比傳統的3D打印機要快10倍到100倍；另一個是分層理論上可以無限細膩：傳統 3D 打印需要把 3D 模型切成很多層，這就決定了粗糙無法消除，而連續液面生產模式在底部投影的光圖像可以做到連續變化，在工藝上與澆筑零件更為相似。如下圖所示，右邊傳統的3D打印物體因為層狀結構，抗剪切性能很差；而CLIP技術制造的物體表面細膩，表現出良好的機械性能。
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