新型双波长 SLA 3D打印技术：可实现连续快速打印，且无层间分离缺陷

2024年4月24日，南极熊获悉，来自桑迪亚国家实验室的研究人员开发了一种名为 SWOMP（选择性双波长烯烃复分解 3D 打印）的光固化3D打印技术，它引入了一种使用开环复分解聚合 (ROMP) 和 DCPD 单体与HM 催化剂的新颖方法。

相关研究以题为“Continuous Additive Manufacturingusing Olefin Metathesis”的论文被发表在《Advances Science》期刊上。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202200770

长期以来，立体光刻 (SLA)一直都是3D 打印领域的基石技术，但其局限性阻碍了其大规模采用的潜力。传统上，SLA 打印机依赖于单一 UV 光源和自由基聚合 (FRP) 树脂，导致逐层打印过程充满挑战。效果是物体被分层打印，每一层不仅粘附在前一层上，而且粘附在树脂桶底部的透明（FEP 或类似）薄膜上。由此产生的层从薄膜上的剥离不仅需要暂停打印过程，而且还会对正在打印的部件施加巨大的压力。

随着多年的发展，研究人员已经相继开发出一些解决方案，其中桑迪亚国家实验室推出的这种名为SWOMP的打印技术（PR 版本）具有极大的创新性。与更常见的基于 FRP 的SLA 树脂不同，SWOMP技术使用开环复分解聚合 ( ROMP )，该聚合本身自 20 世纪 70 年代以来已商业化，但在此之前并未与光聚合一起使用时尚。选择单体二环戊二烯(DCPD)，并使用 HeatMet (HM) 作为光活性烯烃复分解催化剂。这使得紫外线敏感，并添加了光产碱剂 (PBG)，可用于选择性地使聚合失活。与传统的 FRP 树脂不同，DCPD 材料具有卓越的坚固性，并且可以进行热后固化以增强机械性能。

使用HM 作为催化剂和 DCPD 作为单体的 SWOMP 化学概述。（图片来源：Jeffrey C. Foster 等人，《先进科学》，2022年，桑迪亚国家实验室）

DCPD 的优势在于，这种材料和所得物体非常坚固，并且通常经过热后固化（本实验中的狗骨试样为 250 °C，持续 30 秒）以获得完整的机械性能。与此同时，相同的双波长设置用于连续 SLA 打印，正如 Martin P. de Beers及其同事在2019 年Science Advances的一篇论文（https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aau8723）中所介绍的那样。 FRP和ROMP树脂的光抑制剂不仅可以防止聚合树脂附着在透明薄膜或窗户上，由于光抑制深度的局部控制，双波长SLA不仅限于单层，而且可以在其中打印整个拓扑特征单次通过。

SWOMP 的关键突破在于其双波长设置，可实现连续 SLA 打印，而不会出现层剥离的缺点。通过选择性地抑制特定深度的聚合，SWOMP 实现了前所未有的打印效率，超越了传统的 SLA 方法。

SWOMP 过程。 （图片来源：桑迪亚国家实验室

因此，该方法可能优于现有的基于 FRP 的单波长 SLA，以及Carbon专有的CLIP技术及其透氧膜，不会剥离，打印速度是传统 SLA 的许多倍。目前，桑迪亚国家实验室正在积极寻找合作伙伴来进一步开发这项技术并将其商业化，为 3D 打印行业的广泛采用带来希望。凭借其消除层剥落和显着提高打印速度的潜力，双波长 SLA 打印机可能很快就会成为全球制造工厂的主要设备，为设计和生产带来新的可能性。