抑制3D打印台阶效应构建隐形眼镜

供稿人：刘亮杰 鲁中良 供稿单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室


3D打印被认为是一种可持续的方法来构建复杂的3D结构。但传统的逐点或逐层增材制造模式不可避免地会产生阶跃效应，阻碍了三维样品的平滑均匀性的实现。本研究提出了一种基于数字光处理(DLP)技术的连续液体膜限制3D打印策略来制作高精度的3D结构。通过控制液固界面的约束和连续打印方式，将附着在固化结构上的液膜吸入固化层结构中，多余的树脂粘附在固化结构上刮除，能够消除阶跃效应，避免后洗。通过改变油墨性质和印刷参数可以很好地调节受限液膜的形态和尺寸，优化表面光滑度和印刷保真度。

图1. a）树脂配方 b）连续液膜限制3D打印策略

图2. a) 3D打印透明隐形眼镜的俯视图和侧视图光学图像。b)不同中心厚度的隐形眼镜结构的SEM图像。

本研究报道了一种连续液体膜限制的3D打印策略，打印了具有光滑侧壁的3D结构，消除了典型的层基制造过程中出现的台阶效应，并极大地提高了z向打印精度(RMS, sub 1.3 nm)。通过调节油墨性能和打印参数，可以很好地控制3D打印隐形眼镜结构的液膜厚度和表面光滑度。在长期连续印刷过程中，还可以抑制热积累和热扩散；因此，该隐形眼镜具有光滑的侧壁、高光学质量(成像分辨率高达2.19 μ m)、各向同性和生物相容性等特点。
参考文献：

    抑制 3D 打印构建隐形眼镜的阶梯效应[J]. 先进材料，2021。