通过添加空间位阻较大的丙烯酸酯单体来减轻立体光刻3D打印陶瓷的翘曲现象

《Journal of the American Ceramic Society》：Mitigation of warpage in stereolithography 3D printed ceramics via addition of sterically bulky acrylate monomer

针对3D打印陶瓷零件变形问题，本研究通过引入异bornyl丙烯酸酯单体优化树脂配方，有效抑制固化收缩引起的变形，并保持高聚合度。实验表明添加35% IBOA可使收缩率降低22%，最终陶瓷棒密度达95%，抗弯强度283.2MPa，与现有水平相当，为无变形复杂零件打印提供新方案。

　　

摘要

在陶瓷的水槽光聚合过程中，翘曲和分层现象常常导致打印失败，尤其是在表面积与厚度（A/T）比较大的部件中。然而，通过改变树脂配方来直接减少翘曲的方法尚未得到充分研究。本文引入了异丁基丙烯酸酯（IBOA）这种含有庞大双环结构的功能性单体，以控制立体光刻3D打印陶瓷部件在固化过程中的收缩引起的翘曲。实验发现，在常用的丙烯酸酯基树脂中添加IBOA后，固化收缩显著降低（添加35%重量的IBOA时收缩率可降低22%），尽管聚合物的聚合程度有所提高。研究表明，双环结构带来的空间位阻效应对于抑制固化收缩至关重要。添加35%重量的IBOA后，氧化铝浆料的粘度显著降低，使得能够实现高表面积与厚度比（最大达350毫米）的陶瓷长条的无翘曲打印。烧结后的分析表明，这些氧化铝陶瓷部件的相对密度约为95.0%，弯曲强度约为283.2兆帕，与其他报道的水槽光聚合氧化铝陶瓷相当。这种优化的树脂配方为通过立体光刻技术制造无翘曲且结构复杂的陶瓷部件提供了可能，解决了传统浆料存在的打印难题。