基于DLP的光固化3D打印凝胶墨水及其高精度成型工艺研究

本研究针对数字光处理(DLP)技术在复杂拓扑结构凝胶器件制造中的应用需求,通过材料配方优化与工艺参数协同调控,实现了高精度凝胶3D打印。选用丙烯酰胺(AAm)为主单体,聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为交联剂,结合VA-086光引发剂与DMF/水双溶剂体系,构建了兼具流变可控性与机械性能的光固化凝胶墨水。系统研究了光源参数(光强、层固化时间)对打印精度的影响规律,揭示了光强-时间双临界阈值效应:当LED电流低于30 mA时,固化效率低下;高于90 mA时,引发边缘翘曲。优化确定80 mA光强与15 s层固化时间参数组合,有效平衡固化效率与精度。多尺度打印实验表明,该体系在2~8 mm特征尺寸范围内保持良好的尺寸保真度(偏差<6%),其中≥5 mm结构偏差1%。进一步应用优化参数成功打印具有悬空特征的中"卧鹿"模型,其镂空单元、连续曲面及关节过渡区与设计模型高度一致,验证了材料-工艺协同方案在复杂拓扑结构制造中的技术可行性。本研究为智能凝胶器件的精密制造提供了普适性解决方案,在生物医疗电子等领域展现出广阔应用前景。

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本文档关键词:成型,墨水,打印,及其,凝胶