韩国：优化高粘度陶瓷树脂，实现无支撑SLA 3D打印
在“用于无支撑立体光刻的高粘度ZrO2陶瓷纳米复合树脂的优化和表征”中，韩国研究人员研究了用于SLA打印的新材料，致力于改善分散和光固化性能。指出增材制造工艺已被用于通过SLA和其他方法制造一系列陶瓷产品，由于高分辨率和良好的表面处理，SLA正成为最受欢迎的方法。
图1：紫外复合树脂曾用于许多研究，试图增加陶瓷颗粒，但对于大多数研究来说，微粒子含量是最常见的。
研究人员说：“具有较高微粒含量的陶瓷复合树脂显示出较低的粘度和沉降等性能，其分散稳定性差，似乎是导致3D打印物体性能最终恶化的原因。”此外，由于树脂的粘度较低，这种方法很难应用于无支撑的SLA 3D打印工艺。
在这里，研究人员创造了一种高粘度APTMS（3-丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷）涂层ZrO2陶瓷纳米复合树脂，其中含有50vol％的陶瓷颗粒，其体积比为70:30，用于纳米颗粒和ZrO2微粒，用于无支撑SLA 3D打印。
研究表明，将ZrO2陶瓷的纳米颗粒和微米颗粒以70：30、50：50、30：70和0：100的不同体积比混合，然后将混合的ZrO2陶瓷颗粒的表面官能化为丙烯酸酯基团。对于水解和缩合反应，首先以质量比为1:7.5:91.5的APTMS、乙醇和蒸馏水的混合物进行剧烈搅拌。然后将混合的ZrO 2陶瓷颗粒以30wt％加入到APTMS溶液中，然后在100℃下水热处理3小时并在100℃下真空干燥24小时。
图2：（a）不同聚合物网络结构的高粘度ZrO2陶瓷纳米复合树脂制备工艺示意图。（b）使用无支撑SLA生产的低粘度和高粘度树脂进行3D打印的对象比较。
在生产用于复杂几何结构的低粘度树脂时，研究人员建议使用支撑物，因为研究结果会产生“下垂和扭曲的结构”。然而，对于高粘度树脂，他们表示，它们几乎可以充当支撑物本身。
“换句话说，使用高粘度陶瓷纳米复合树脂可以实现无支撑的SLA 3D打印，这有助于消除支撑物的清洗过程，并最大限度地减少使用的材料。”研究人员表示。
APTMS涂层的ZrO2陶瓷纳米复合树脂具有改进的性能，如：
•更高的分散稳定性
•更高的光聚合作用
•固化深度大于其他比例
为了获得更好的流变性、分散性和光固化性能，通过控制IPA含量以及不同聚合物网络结构对烧结前后3D打印物体的影响，研究了非活性稀释剂（IPA）的最佳比例。研究人员总结说，测定HDDA和TMPTA单体的混合比例。
这是一个充满希望的时代的开始，可以用无支撑的3D打印技术制作个性化的氧化锆种植体修复体。
陶瓷和3D打印正变得越来越普遍，特别是由于新技术的所有优点，如钛基陶瓷复合材料、纳米级玻璃陶瓷，甚至陶瓷3D打印机器人，可以改善广泛的应用。
图3：使用具有不同TMPTA含量和紫外吸收剂含量的APTMS涂覆的ZrO2陶瓷纳米复合树脂3D打印的物体的特征：（a）生坯和烧结体的光学图像；（b）烧结体的横截面图像；（c） 烧结体的平均粒径和烧结体密度，和（d）生坯和烧结体的表面粗糙度。