导读： 一次性3D打印整件物体的技术曾面临热量问题，诺丁汉大学与加州大学伯克利分校的研究人员称已找到解决方案。

      该技术通过在旋转的液态树脂容器中投射图案化光线，在数秒内同时固化整个形状，而非逐层构建，被称为计算轴向光刻（CAL），属于体积3D打印的一种。 固化树脂的化学反应会释放热量，若不加以控制，这些热量会扭曲成品部件、限制可打印物体的尺寸，并阻碍该技术向更大规模、更实用的方向扩展。

如何降低反应温度

       为了控制热量，研究团队在树脂中添加了一类名为RAFT剂（可逆加成-断裂链转移剂）的化学添加剂。 这些添加剂并非从外部冷却打印件，而是在化学反应内部发挥作用，减缓反应速度并防止其失控。"它就像一个内置的'反应调节器'，既能减缓又能调节材料形成的方式，从而防止突然的热量峰值，使打印过程稳定且可预测，"诺丁汉大学工程学院增材制造研究组的研究员Eduards Krumins表示。

       在测试了五种添加剂后，团队找到了效果最佳的一种。 向常用3D打印树脂中添加少量该添加剂，能将打印过程中的温升从59°C降至27°C，而添加稍多量时，温升进一步降至仅3.5°C。 该方案在不同稠度的树脂中均有效，包括用于医疗3D打印的水基凝胶材料。

五种设计的CAD模型。图片来源：Nature Communications

同时打印多个部件，且不会融合在一起

      在热量得到控制后，研究人员能够在同一容器中同时打印多个独立的物体，它们之间的间距可小至150微米，而不会像以前那样熔合在一起。 同样方法还能打印互锁部件（如从3D打印机中取出即可自由旋转的铰链），以及在一个打印件中嵌套其他物体。此外，添加的化学物质还使3D打印材料在打印完成后可进行进一步处理。 团队利用这一点，在打印表面涂覆了抗细菌积聚的材料，这是在打印件中内置多种功能的一步。

概念图展示了将可逆加成断裂链转移（RAFT）树脂配方融入CAL打印的过程。图片来源于《自然·通讯》。

针对持续限制的化学解决方案

      诺丁汉与伯克利的方法针对的是制约该打印方法规模化能力的一个特定瓶颈：热量管理，且是在树脂化学层面而非通过外部硬件解决。热量一直是树脂基3D打印中反复出现的障碍。 西北大学的研究人员在构建高速树脂打印机HARP时也遇到了同样的问题，发现高速打印产生的热量会导致部件开裂和变形，且随着打印机尺寸增大而加剧。 他们通过机械方式解决了这一问题：使用一种不粘的氟化油在打印窗口上流动，以带走热量并在打印过程中保持温度稳定。

    与早期的方案相比，诺丁汉和伯克利的方法表明，解决3D打印热量问题不止一种途径——无论是从外部移除热量，还是像本案例这样从树脂内部进行控制。题为《通过可逆加成-断裂链转移（RAFT）聚合增强体积增材制造》的研究由Eduards Krumins、Yaxuan Sun、Long Jiang、Vincenzo Taresco、Daniel J. Keddie、Ricky D. Wildman、Hayden Taylor和Derek J. Irvine共同完成。

    来源：中国3D打印网编译文章！