DLP和SLA是3D打印技術(shù)發(fā)展最早的成型技術(shù)，是一種光固化輔助成型技術(shù)，具有成型速度快、精度高等優(yōu)點，主要采用液態(tài)光固化樹脂材料。光固化3D打印的核心問題在于光敏樹脂的開發(fā)。

3D打印用光敏樹脂必須揮發(fā)性小、粘度低、穩(wěn)定性好、固化快、收縮率低，固化后有較好的力學性能及熱穩(wěn)定性；此外，打印過程及其成型制品應該無毒、無刺激性氣味等。

目前用于3D打印的光敏樹脂主要是丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂及聚酯樹脂等系列的光固化樹脂材料，可以成型出航天航空用葉片、齒輪等結(jié)構(gòu)零件，然而該系列材料不具有耐高溫特性，使得此系列樹脂打印成型零件及制品只能作為模具或模型而不能滿足實際需求，從而大大限制了其應用和發(fā)展。因此，如何尋找和制備并打印出高溫下使用的航天航空零件的耐高溫墨水迫在眉睫。

幸運的是，作為21世紀最有前途的材料之一——聚酰亞胺，具有優(yōu)異的機械性能、耐高溫性、抗化學腐蝕及優(yōu)良介電特性等特點，已被廣泛應用于航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領域。

但受制于難溶解、難熔融等加工問題，國內(nèi)外在3D打印聚酰亞胺材料研發(fā)方面進展緩慢，市場上目前尚無此類產(chǎn)品。中國科學院蘭州化學物理研究所固體潤滑國家重點實驗室表界面研究團隊近日的研發(fā)成果填補了此項空白，他們研發(fā)了適用于DLP、SLA等光固化3D打印的高性能聚酰亞胺光敏樹脂材料，相關(guān)論文 SolventFree and Photocurable Polyimide Inks for 3D Printing 在線發(fā)表在 Journalof Materials Chemistry A 雜志上（DOI: 10.1039/C7TA01952A）。

研究人員從聚酰亞胺分子結(jié)構(gòu)設計出發(fā)，采用端基封端和側(cè)基修飾等方法既控制了聚酰亞胺分子量賦予了其優(yōu)異的溶解性能，同時又引入了活性基團使其具有可快速光固化能力，從而發(fā)展了適用于SLA、DLP等光固化3D打印技術(shù)的聚酰亞胺墨水材料。

該3D打印聚酰亞胺墨水材料成型精度高、表面質(zhì)量好，且具有優(yōu)異的耐熱性能，在300oC烘箱處理或熱油浸泡后不會發(fā)生斷裂和彎曲變形，可有效解決現(xiàn)有市售光固化3D打印的樹脂材料機械強度差、耐高溫性差、易吸濕膨脹、耐化學穩(wěn)定性不佳，以及大多只能在100 oC以下環(huán)境中使用等問題，從而突破了采用3D打印技術(shù)可直接使用零部件制造的瓶頸問題。

蘭州化物所材料表界面研究團隊持續(xù)推出的系列高性能3D打印聚酰亞胺墨水材料為3D打印先進制造技術(shù)在相關(guān)領域的高精度、高耐熱性、高強度的復雜結(jié)構(gòu)零件和機構(gòu)的直接快速成型制造提供了新的機遇。

在前期表面功能化3D打印以及高性能3D打印材料的基礎上，該研究團隊正與國內(nèi)著名高校和科研院所合作進行抗輻照機構(gòu)、慣性儀器儀表陀螺儀和核武器開關(guān)部件微系統(tǒng)傳動機構(gòu)3D打印快速成型制造研究。

上述研究工作得到了中科院“西部之光”和蘭州化物所“特聘人才計劃”、甘肅省自然科學基金(1606RJZA051)和甘肅普銳特科技有限公司的支持。