连续液面成型工艺中约束基底微观特征对阻聚气体传质行为的影响

• 作者: 王权岱 梁民 程林凯 郭美玲 李鹏阳 李淑娟 李言
• 来源期刊: 中国科学（技术科学）
• 关键词: 连续液面成型 扩散系数 约束基底 透氧性 阻聚区
• 年，卷（期）: 2020,（11）
• 所属期刊栏目: 论文|Article
• 页码范围: 1497-1508
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/SST-2020-0020

摘要

连续液面成型(continuous liquid interface production,CLIP)工艺给3D打印成型速度带来了颠覆性的进步,为光固化3D打印用于功能零件直接打印提供了可能.CLIP工艺的关键点在于巧妙地利用了氧气对固化过程的阻聚作用,因而阻聚气体在成型室基底的传质行为是影响阻聚区厚度及其稳定性的关键因素.本文提出了一种多孔玻璃支撑板+微孔浇注PDMS膜低成本实现阻聚区的方案,并围绕PDMS特性及基底微观孔隙特征对阻聚氧气在基底传质行为的影响规律进行了系统研究.在通过分子动力学模拟对PDMS膜的氧扩散系数计算的基础上,采用COMSOL软件对基底透氧性的影响因素及影响规律进行了数值模拟,制备了透氧基底,并搭建了试验装置对基底的透氧性进行了试验测量.结果表明,PDMS膜具有较好的透氧性,氧气在PDMS膜中的扩散系数为4.018×10-5 cm2/s;PDMS膜厚度、支撑玻璃基底上的微孔面积率及微孔孔径影响氧气的渗透性,在满足强度要求的前提下,通过减小PDMS膜的厚度、增加孔隙面积率或同样面积率条件下减小微孔孔径均有利于提高氧气的透过率.研究结果可以为约束基底的制备提供工艺改进的方向和理论依据.