引言
2026年6月，德国塑料中心（SKZ）与德国纺织研究中心西北部联合宣布启动"FSM-Resine"研究项目。该项目的主要目标是开发专用于SLA（立体光刻）和DLP（数字光处理）3D打印技术的无卤素丙烯酸酯基阻燃树脂体系。长期以来，光固化3D打印材料虽然以优异的表面质量和高打印精度著称，但其热稳定性差、阻燃性能不足的短板一直制约着光固化零件在安全要求严格的终端应用领域——如轨道交通内饰件、机舱内部构件和建筑防火材料——的使用。FSM-Resine项目有望从根本上改变这一局面。
光固化材料的"安全短板"：阻燃性能的缺失
SLA和DLP光固化3D打印技术以其高精度和出色的表面光洁度，在原型验证、珠宝设计、牙科应用和手办制作等领域占据了不可替代的地位。然而， 光固化树脂 的两大成分——丙烯酸酯或环氧丙烯酸酯齐聚物和光引发剂——在本质上都具有热塑性聚合物的可燃特性。在UL 94阻燃等级测试中，绝大多数商业化光固化树脂仅能达到HB（水平燃烧）等级，在垂直燃烧测试中则持续燃烧，远远无法满足V-0级（10秒内自熄）等工业应用要求的阻燃等级。这一材料性质短板意味着光固化3D打印零件在轨道交通、航空航天和公共建筑等对消防安全有明确法规要求的应用场景中，面临认证障碍。例如，欧盟铁路系统的EN 45545标准对车内材料的燃烧热释放速率、烟密度和毒性气体释放量都有严格限值，而现有光固化树脂几乎完全无法通过该项测试。SKZ和德国纺织研究中心西北部联合发起的FSM-Resine项目，正是要攻克这一长期困扰光固化3D打印行业的技术瓶颈。
FSM-Resine项目的技术路线
FSM-Resine项目的核心思路是在保持光固化树脂的打印性能和力学性能的前提下，通过分子设计和配方优化赋予材料优异的阻燃性能。技术团队采用了多管齐下的策略。首先，在分子设计层面，研究团队合成了一系列含有磷元素或氮元素的新型丙烯酸酯单体——磷氮阻燃体系以其高效、低毒、少烟的优点，被誉为"绿色阻燃剂"的发展方向。这些含磷氮的功能单体在光固化过程中通过共聚反应接入交联网络，实现了阻燃元素在聚合物基体中的化学键合（而非物理混合），从而避免了传统添加型阻燃剂容易迁移析出的问题。其次在配方层面，研究团队优化了光引发剂体系与阻燃单体的兼容性。由于含磷化合物可能会吸收紫外光，影响光固化速度和固化深度，需要精心调整光引发剂的种类和浓度以补偿这一光学干涉效应。第三，研究团队引入了纳米改性剂——通过添加少量的层状双氢氧化物（LDH）或二氧化硅纳米粒子——来进一步提高阻燃效率和降低燃烧过程中的烟气释放量。
阻燃机制与性能目标
FSM-Resine项目中开发的阻燃树脂主要基于凝聚相阻燃机制。当材料暴露于火焰时，含磷基团首先分解生成磷酸和多磷酸，进而催化聚合物基体脱水碳化，在材料表面形成一层致密的碳化保护层。这层碳化层起到物理屏障的作用，一方面阻隔了热量向材料内部的传递，另一方面阻碍了可燃性气体从材料内部向火焰区的扩散。含氮基团则在受热时释放出不燃性的氨气或氮气，稀释了火焰区域的可燃气浓度。两者协同作用，实现了高效阻燃。SKZ团队设定的研发目标是：开发出的阻燃光固化树脂能够通过UL 94 V-0等级的垂直燃烧测试，极限氧指数（LOI）超过28%，同时燃烧烟密度低于EN 45545标准规定的限值。在力学性能方面，项目要求开发的阻燃树脂在拉伸强度和断裂伸长率上不低于现有商用光固化树脂的80%，以确保其实用价值。此外，材料在打印精度和表面质量方面需要保持现有光固化树脂的水平——这是光固化技术相对于FDM和SLS工艺的核心竞争力。
产业合作与应用场景展望
FSM-Resine项目由德国联邦经济事务和气候保护部资助，项目周期为24个月。参与项目的产业合作伙伴包括来自轨道交通、航空航天和建筑行业的材料供应商和终端用户。项目计划在完成基础配方开发后，进行中试规模的放大生产验证，并搭建适用于SLA和DLP打印机的材料参数数据库。如果项目顺利达成目标，将意味着光固化3D打印材料的应用场景实现质的飞跃。在轨道交通领域，3D打印的阻燃内饰件——如通风管道格栅、灯具支架和扶手连接件——将可以在满足EN 45545-2 R1/R7等级要求的情况下实现按需制造，大幅降低备件库存压力。在航空航天领域，阻燃等级达到FST（火焰-烟-毒性）要求的舱内光固化打印件将能够替代部分金属零件，实现减重和功能集成。在建筑领域，阻燃等级满足DIN 4102 B1级的3D打印建筑装饰件将打开建筑市场的大门。此外，阻燃树脂的突破还将推动光固化3D打印进入电器外壳、电动工具和消费电子等要求UL认证的细分市场。
总结
SKZ启动的FSM-Resine项目聚焦于光固化3D打印材料长期以来的安全性能短板——阻燃性。通过磷氮协同阻燃体系与纳米改性技术的结合，项目团队有望开发出既保持光固化树脂优异打印性能又能通过UL 94 V-0和EN 45545等严苛阻燃标准的树脂产品。这一突破将为光固化3D打印打开轨道交通、航空航天和建筑等安全要求严格的应用市场，推动光固化技术从原型制造向终端产品制造的跨越。
来源：3Druck.com