抑制3D打印臺階效應(yīng)構(gòu)建隱形眼鏡

供稿人：劉亮杰 魯中良 供稿單位：西安交通大學機械制造系統(tǒng)工程國家重點實驗室


3D打印被認為是一種可持續(xù)的方法來構(gòu)建復(fù)雜的3D結(jié)構(gòu)。但傳統(tǒng)的逐點或逐層增材制造模式不可避免地會產(chǎn)生階躍效應(yīng)，阻礙了三維樣品的平滑均勻性的實現(xiàn)。本研究提出了一種基于數(shù)字光處理(DLP)技術(shù)的連續(xù)液體膜限制3D打印策略來制作高精度的3D結(jié)構(gòu)。通過控制液固界面的約束和連續(xù)打印方式，將附著在固化結(jié)構(gòu)上的液膜吸入固化層結(jié)構(gòu)中，多余的樹脂粘附在固化結(jié)構(gòu)上刮除，能夠消除階躍效應(yīng)，避免后洗。通過改變油墨性質(zhì)和印刷參數(shù)可以很好地調(diào)節(jié)受限液膜的形態(tài)和尺寸，優(yōu)化表面光滑度和印刷保真度。

圖1. a）樹脂配方 b）連續(xù)液膜限制3D打印策略

圖2. a) 3D打印透明隱形眼鏡的俯視圖和側(cè)視圖光學圖像。b)不同中心厚度的隱形眼鏡結(jié)構(gòu)的SEM圖像。

本研究報道了一種連續(xù)液體膜限制的3D打印策略，打印了具有光滑側(cè)壁的3D結(jié)構(gòu)，消除了典型的層基制造過程中出現(xiàn)的臺階效應(yīng)，并極大地提高了z向打印精度(RMS, sub 1.3 nm)。通過調(diào)節(jié)油墨性能和打印參數(shù)，可以很好地控制3D打印隱形眼鏡結(jié)構(gòu)的液膜厚度和表面光滑度。在長期連續(xù)印刷過程中，還可以抑制熱積累和熱擴散；因此，該隱形眼鏡具有光滑的側(cè)壁、高光學質(zhì)量(成像分辨率高達2.19 μ m)、各向同性和生物相容性等特點。
參考文獻：

    抑制 3D 打印構(gòu)建隱形眼鏡的階梯效應(yīng)[J]. 先進材料，2021。