光固化3D打印技术已经被广泛的采用

如今，光固化3D打印技术已经被广泛的采用，在齿科、首饰、手办等领域，然而如上图一样的常规光固化3D打印机，一次仍然只能打印一种材料。

△FDM技术类型的3D打印机可以通过增加喷头数量来实现多色或者多种材料同时打印，图片来源makerbot

而在光固化领域，多材料或者说混合材料的3D打印，一直没有突破。2019年3月15日，魔猴网获悉，一篇发表在《Nature Communications》上的论文，给出了新颖的解决办法。威斯康星大学麦迪逊分校的科学家开发出一种新型3D打印机，它拥有可见光和紫外光两种模式，可以同时打印多种光敏树脂材料。

该方法利用多材料光固化空间控制（MASC）技术，在增材制造过程中根据不同的材料化学成分选择不同的光源波长。多组分光敏素包括具有相应的自由基和阳离子引发剂的丙烯酸酯和环氧化物基单体。

△实验场景：（A）自定义多材料DLP 3D打印机设置的标记图。

（B）标记设置关联图相。

（C）物理多材料设置，未标记。

图片：笔记本电脑上显示的内容同时被发送到“右”投影仪（UV投影仪，前置）

和“左”投影仪（OptomaHD27，背面的白色投影仪）

在长波长（可见光）照射下，观察到丙烯酸酯组分的优先固化。在短波长（UV）照射下，掺入丙烯酸酯和环氧化物组分的组合优先固化。这使得能够生产含有硬质环氧化物网络的多材料部件，与软水凝胶和有机凝胶形成对比。 MASC配方的变化极大地改变了打印样品的机械性能。使用不同MASC配方打印的样品具有空间控制的化学不均匀性，机械各向异性和空间控制的膨胀。

△光敏树脂材料配方

原理听起来有点复杂，在实际操作中，研究人员同时将来自两台投影仪的光线导向一大桶液体原材料，在平台上逐层构建。构建一个层之后，构建平台向上移动，然后构建下一层。也就是说用两个光源+一桶树脂，实现两种材料的光固化3D打印。先说光源的控制，研究人员创建了二元图像组合，一系列图像通过可见光DLP投影仪处理，而另一组图像并行发送到紫外线投影仪系统。

顶部图像显示数字设计及其打印形状。紫色对应于紫外线固化的硬环氧化物区域，而灰色区域是可见光固化的丙烯酸酯区域。在底部，3D打印的MASC徽标变成了由刚性，不透明区域和柔软透明区域组成的打印对象。 研究人员面临的主要障碍是优化原料的化学性质。他们首先考虑了两种单体在一个桶中的表现。他们还必须确保单体具有相似的固化时间，以使每层内的硬质和软质材料在大约相同的时间内完成干燥。

通过适当的化学反应，研究人员现在可以通过紫外线或可见光确切地确定每种单体在打印物体内固化的位置。UW-Madison化学教授A.J. Boydston带领他最近与表示： “还有许多不完善之处，但这些都是令人兴奋的新挑战。”