[发明专利]一种半渗透性元件及其应用和制备方法及3D打印设备

说明书

本发明涉及一种用于固化抑制剂渗透的半渗透性元件，所述半渗透性元件的孔密度为10⁷‑10¹¹/cm²，和/或，所述孔径为0.01μm‑5μm。本发明还涉及一种半渗透性元件的应用和制备方法及3D打印设备。本发明提出的半渗透性元件具有良好的固化抑制剂透过率，通入空气即可实现连续三维物体制造对抑制固化层厚度的要求。

技术领域

本发明属于3D打印领域，具体涉及一种半渗透性元件及其应用和制备方法及3D打印设备。

背景技术

三维制造(又称3D打印)是一种以数字模型文件为基础，通过逐层打印、层层累积的方式来构造三维物体的技术。特别地，采用可见光或紫外光照射光敏树脂逐层固化来构造三维物体，通常称之为立体光固化技术(SLA)。

在现有的SLA技术中，一种为逐层光固化方式，该种方式可参阅申请号为201410795471.6的中国专利申请《一种具有刮平功能的激光3D打印机及其光固化打印方法》。在这种方式实施过程中，层与层之间需中断光照射，然后在已固化区域表面重新覆盖或填充精确、均匀的打印原液层，然后再进行光照射形成新的固化层，层层累积构造出三维物体。这种逐层固化的方式的主要缺点是，每固化一层需启动复杂的机械运动装置进行液面刮平，以此来重新形成精确、均匀的液体光敏树脂覆盖层，因此采用这种方式系统复杂且耗时。

连续构造三维物体的方法见于申请号为201480008397.7的中国专利申请《三维制造的方法和设备》。该技术通过半渗透性元件引入聚合抑制剂在构建表面与聚合区域之间形成由光敏树脂液体组成的液膜脱离层，从而无需在一层固化完成后，停止光照射并进行新液面层的填充和刮平，可以连续地实施三维物体的构建工作。但这种技术所使用的半渗透性元件为高分子聚合物或多孔玻璃，这些元件要么是柔性材料，要么孔径较小且微孔结构均为海绵状迷宫结构，对固化抑制剂(主要是氧气)透气率差，在某些实施方案中需要纯氧或加压的方式来增大透气率。

发明内容

为克服现有3D打印设备中半渗透性元件透气率低或柔性薄膜的不足，本发明提供一种用于3D打印固化抑制剂渗透的半渗透性元件及其应用和制备方法及3D打印设备，该半渗透性元件固化抑制剂透过率高，只需通入空气即可实现连续三维物体制造对抑制固化层厚度的要求。

本发明提出的一种用于3D打印的固化抑制剂渗透的半渗透性元件，所述半渗透性元件的孔密度为10⁷-10¹¹/cm²，和/或，所述孔径为0.01μm-5μm。

根据本发明，所述半渗透性元件的气体渗透率不小于100巴。其用于透过气态的固化抑制剂。

根据本发明，所述的半渗透性元件的具有10⁸-10¹⁰/cm²的孔密度，和/或具有0.02μm-0.2μm大小的孔径。

进一步地，所述气体透过率不小于120巴，还可以不小于150巴。

进一步地，所述半渗透性元件采用核径迹蚀刻技术在光学透明的基底材料上刻蚀微孔制备而成，其中在制备过程中可根据需要控制孔密度和孔径。

进一步地，所述基底材料包括聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺(PI)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、石英晶体、云母或它们的组合。

优选地，所述基底材料为石英晶体或云母，或者，所述基底材料包括石英晶体和/或云母。

进一步地，所述半渗透性元件外侧或内部设置刚性的支撑元件，用于提高半渗透性元件的刚性。

并且，本发明还提出了一种如前所述的半渗透性元件在3D打印中的应用。

而且，本发明还提出了一种用于制备如前所述的半渗透性元件的方法，该方法包括如下步骤：