研究揭示讓3D打印光敏樹(shù)脂材料更環(huán)保的新方法

雖然3D打印能夠以更短的時(shí)間、更少材料的浪費(fèi)制造出以前無(wú)法想象的幾何形狀， 但是不可否認(rèn)的缺點(diǎn)是，很多3D打印材料對(duì)人體和環(huán)境是有害的。SLA 3D打印機(jī)所使用的光敏樹(shù)脂材料就是其中之一。日前，美國(guó)Autodesk (歐特克公司) 和加州大學(xué)伯克利分校的學(xué)生研究團(tuán)隊(duì)共同發(fā)布了一項(xiàng)研究報(bào)告，介紹了改進(jìn)光敏樹(shù)脂3D打印材料的安全性和可持續(xù)性的三個(gè)主要途徑。

該研究結(jié)果指出，當(dāng)天商業(yè)化的樹(shù)脂材料中發(fā)現(xiàn)的有毒有害元素可以使用天然的生物材料來(lái)替代。

3D打印生物材料的開(kāi)發(fā)，有助于3D打印的安全性和可持續(xù)性，并將促進(jìn)誕生更多新的3D打印應(yīng)用，因此這一問(wèn)題的解決將是解鎖增材制造潛力的關(guān)鍵步驟。

這份報(bào)告起始于對(duì)用于Atuodesk Ember SLA 3D打印機(jī)的光敏樹(shù)脂以及其它商業(yè)上可用的樹(shù)脂的健康和危險(xiǎn)評(píng)估。評(píng)估發(fā)現(xiàn)，在材料聚合過(guò)程之后殘余的液態(tài)樹(shù)脂仍然 存在，這些樹(shù)脂是有毒、有害的廢物，甚至可能引發(fā)哮喘、皮疹等嚴(yán)重的過(guò)敏反應(yīng)。

為了找到可以替代上述材料的無(wú)毒配方，研究人員重點(diǎn)從自然界中尋找新的材料。具體來(lái)說(shuō)，研究團(tuán)隊(duì)從Autodesk 的標(biāo)準(zhǔn)透明原型樹(shù)脂PR48開(kāi)始著手，隔離該樹(shù)脂材料中有害的元素，并設(shè)計(jì)一種新的材料方案進(jìn)行替代。

最終，研究人員發(fā)現(xiàn)PR48中的有害物質(zhì)是光引發(fā)劑和丙烯酸酯單體，這兩種成分目前對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境都有危害。在此基礎(chǔ)上，研究人員總結(jié)出了三種方法來(lái)改進(jìn)PR48與類(lèi)似的SLA 3D打印樹(shù)脂所帶來(lái)的負(fù)面影響：

更換光引發(fā)劑
修改樹(shù)脂中的丙烯酸酯
研發(fā)一種全新的樹(shù)脂

天然的食品添加劑，如姜黃素和核黃素（維生素B2）可以結(jié)合在一起用作光引發(fā)劑，用作PR48中有毒的光引發(fā)劑。約占PR48樹(shù)脂材料重量99%丙烯酸酯，則可以通過(guò)增加分子質(zhì)量來(lái)進(jìn)行修改，從而降低被皮膚吸收的能力。

為此，研究人員提出使用含有酒精的甘油三酯（脂肪）來(lái)替代，這種成分往往來(lái)自蓖麻油或殼聚糖，殼聚糖元素可以從蝦殼中提取。與目前商業(yè)上可用的石油基SLA樹(shù)脂來(lái)說(shuō)，這些替代的生物基成分更具可持續(xù)性。而且在結(jié)合在一起使用的時(shí)候，這些增量改變的成分可以增加安全性、降低成本，從而可以大大降低其危害，并可用于新的應(yīng)用。



轉(zhuǎn)自 3D科學(xué)谷