一种高分子材料三维制品的制造方法(成果)

[复制链接]
查看41 | 回复0 | 2025-11-9 03:53:34 | 显示全部楼层 |阅读模式
封面图片
出让方式 :
技术转让
技术领域 :
未来产业领域
成熟度 :
已有样品
所在地区 :
南京市
{bygsjw5} :
{bygsjw5_value} {bygsjw5_unit}
{bygsjw6} :
{bygsjw6_value} {bygsjw6_unit}
一种高分子材料三维制品的制造方法技术介绍一、 成果背景与概述
传统的高分子制品制造方法(如注塑、挤出)在复杂结构、个性化定制及功能集成方面存在局限。增材制造(3D打印)技术虽能实现复杂成型,但长期面临材料性能单一、精度与效率难以兼顾、制品力学性能各向异性等挑战。
本成果——“多材料高精度光固化增材制造技术”,成功突破了上述瓶颈。它是一种基于面投影光固化原理,集成多材料输运系统、智能切片算法与高性能树脂材料的综合性制造平台。该技术能够一次性、一体化地制造出由多种不同力学性能、功能特性的高分子材料构成的三维复杂制品,实现了从“三维成型”到“三维功能创造”的跨越。
二、 技术原理与核心创新点
本方法的核心在于对传统光固化技术的深度革新,其基本原理与核心创新点如下:
1. 核心原理:面投影光固化
  • 技术基础:利用高精度数字光处理(DLP)或液晶(LCD)作为动态掩膜,将每一层的二维图形以紫外光的形式一次性投影至树脂液面,实现整个层面的同步固化,具有高速度、高精度的天然优势。

2. 核心创新点一:智能化多材料协同输运与切换系统
  • 技术描述:研发了一套集成于成型平台内的多材料输运与切换系统。该系统包含多个独立的材料槽和一套高精度刮刀/清洗机构。通过智能控制程序,在打印不同层或不同区域时,成型平台可自动移动至对应的材料槽,实现不同功能树脂的精准切换与铺设。
  • 创新价值:解决了单一打印过程中无法使用多种树脂的难题。例如,可以在一件制品中无缝集成刚性结构体、柔性铰链、透明窗口等多种材料,实现了制品的功能一体化。

3. 核心创新点二:面向多材料的自适应智能切片与路径规划算法
  • 技术描述:开发了专用的软件算法,能够识别三维模型中不同材料属性的区域,并自动生成对应的打印路径、曝光参数及材料切换指令。算法能根据材料特性(如粘度、固化收缩率)自适应调整层间等待时间、刮刀速度等,确保层间结合牢固且形貌精确。
  • 创新价值:将设计师的“材料-结构-功能”一体化设计意图,精准无误地翻译为机器可执行的指令,是多材料制造得以实现的“大脑”。

4. 核心创新点三:高性能多功能光敏树脂体系
  • 技术描述:针对性地开发了系列可协同工作的专用光敏树脂,其性能覆盖:

    • 高韧性树脂:模拟工程塑料(如ABS、PP)的冲击韧性。
    • 高弹性树脂:模拟橡胶,具备高回弹性和拉伸率。
    • 耐高温树脂:热变形温度可达200°C以上。
    • 生物相容性树脂:适用于医疗、齿科领域。

  • 创新价值:材料的多样性是本技术成果实现功能化应用的物质基础,突破了传统光固化材料性能单一的局限。

三、 制造工艺流程
该技术的典型制造流程是一个高度自动化的闭环过程:
  • 三维建模与材料属性分配:在专用软件中完成三维模型设计,并为模型的不同区域指定不同的材料属性。
  • 智能切片与打印规划:软件自动执行切片,并生成包含材料切换指令的机器代码。
  • 打印执行
    a. 打印平台下降至第一层对应的材料槽。
    b. 刮刀铺设均匀液膜,DLP引擎投影第一层图形进行曝光固化。
    c. 平台抬升,移动至下一个材料槽(如需切换材料),刮刀进行铺设与曝光。
    d. 重复此过程,系统根据指令在不同材料间自动、精准切换,直至产品完成。
  • 后处理:打印完成后,取出制品,经酒精清洗、二次固化(必要时)及支撑去除,即可获得最终的多材料三维制品。

四、 技术优势与成果表现
与现有技术相比,本成果具备以下显著优势:
  • 真·功能集成:一件成品即可集成多种物理特性,省去后续组装步骤,简化产品结构。
  • 设计与制造自由度极高:可制造具有内部复杂流道、空腔、柔性密封结构的部件,为创新设计提供无限可能。
  • 产品性能优越:通过多材料复合设计,可实现“刚柔并济”,在特定区域增强力学性能,提升产品的耐用性和功能性。
  • 数字化与智能化:全流程数字化,结合智能算法,保证了制造过程的高效、稳定与精确。

五、 应用前景展望
本技术成果在众多高附加值领域具有广阔的应用前景:
  • 医疗器械:制造一体化、个性化的手术导板(刚性部分与软组织接触的柔性部分结合)、仿生假肢、药物缓释装置。
  • 软体机器人:一次性打印出包含刚性骨架、柔性驱动体和密封外壳的软体机器人执行器。
  • 航空航天:制造轻质化的多功能结构件,如带嵌入式传感器通道和柔性密封圈的舱体部件。
  • 汽车领域:定制化的内饰件、具有减震缓冲功能的装配治具。
  • 消费品:具有舒适触感的可穿戴设备外壳、结构复杂的个性化鞋垫等。

六、 结论
本项“多材料高精度光固化增材制造技术”成果,通过多材料协同系统、智能控制算法和高性能材料体系三大核心创新的深度融合,重新定义了高分子材料三维制品的制造范式。它不仅是制造工艺的升级,更是产品设计与功能实现方式的一次革命,为高端制造、个性化定制和前沿科研提供了强大的技术支撑,代表了高分子材料增材制造未来的重要发展方向。

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则