光固化3D打印聚合物材料的研究進展

朱光達，侯 儀，趙 寧，徐 堅,3

(1.中國科學院化學研究所，北京 100190) (2.中國科學院大學，北京 100049) (3.深圳大學，廣東 深圳 518060)

1 前 言

3D打印，亦稱增材制造，是一種新興的快速成形技術，受到了生物醫學、航空航天、智能器件等諸多領域的極大青睞[1-3]。3D打印是基于加熱熔融、 激光燒結或光照固化等方式將材料逐層堆積成形，可以按需設計并制備傳統加工方式難以實現的復雜結構。依據成形方式的不同，3D打印技術可分為熔融沉積成形(fused deposition modeling，FDM)、直接墨水書寫(direct ink writing，DIW)、立體光刻(stereo lithography appearance，SLA)、數字光處理(digital light processing，DLP)、選擇性激光燒結(selective laser sintering，SLS)等[4-7]。聚合物材料在這些3D打印技術中得到了十分廣泛的應用[8-12]。其中，基于光敏樹脂的光固化3D打印技術是3D打印技術的重要方向之一，具有成形精度高、打印效率高等優點，能夠實現微米、亞微米甚至納米結構的打印[13-17]?；诠夤袒尚蔚脑?，人們已經研發出了一系列光固化3D打印技術，實現了仿生材料、水凝膠材料、多孔材料、聚合物轉化陶瓷材料等多種材料的打印，也制備出了具有導電、導熱、形狀記憶、自修復、可回收等功能的材料，在生物工程、傳感器、軟體機器人等諸多領域已得到廣泛的應用。本文將綜述光固化3D打印用聚合物材料及其功能化的研究進展，并對其發展方向進行展望。

2 光固化3D打印聚合物材料

光固化3D打印技術的快速發展實現了從微納尺度到宏觀尺度的三維復雜結構的高效制造，但與光固化3D設備配套的光敏樹脂材料多為商業上傳統的光敏樹脂材料，種類有限且功能單一。新型光敏樹脂材料的開發將有助于豐富打印材料的種類，提高打印制件的精度與強度，進一步推動光固化3D打印技術的發展。

2.1 仿生材料

大自然經過漫長時間的發展與進化，形成了許多具有獨特結構和優異性能的生物材料。以生物材料獨特的結構作為指導，能夠設計和制造出高性能材料，這些材料一般被稱為仿生材料[18-21]。仿生材料主要可以分為2大類：一是表面結構仿生，如模仿荷葉表面、蒼蠅復眼、變色龍皮膚等，可以制備超疏水、減反射、結構色等特殊表面結構；二是復合結構仿生，如模仿木材、鮑魚殼、蟹鉗等，將填料在基體中定向排列，可以有效增強材料性能。然而，自然界中許多復雜的結構通過傳統加工方式往往難以實現，將3D打印技術和仿生材料相結合，有望制備出高性能仿生材料和比自然界更加復雜的結構。

利用光固化3D打印技術，可以制備出一系列仿生表面結構，實現超疏水、表面粘附、液體輸運、油水分離等多種功能。Liu等[22]仿照彈尾蟲的表面結構，利用雙光子3D打印技術制備出多種T字型結構，顯示出了極好的拒水能力，同時能夠抵御各種有機液體的粘附。在剛性和柔性基底上均可以使用該方法構筑這種特殊結構(圖1a)。Wu等[23]仿照鳥喙上不對稱的毛細管結構以及豬籠草的表面結構，設計并利用DLP打印技術制備了具有超強液體輸運能力的太陽能蒸發器(圖1b)。在太陽光照射下，水蒸氣在該仿生3D結構中會自發形成具有厚度梯度和溫度梯度的水膜，進而通過馬蘭戈尼效應實現水的快速輸運。

木材、鮑魚殼、蟹鉗等生物材料因其特定的纖維或者片層排列結構而具有優異的力學性能。仿照這些生物材料，將填料(纖維、納米片等)在基體中定向排列，可以制備出力學性能顯著提升的材料。將這種仿生材料與3D打印技術相結合，能夠制備出具有復雜結構的高性能制件，有望在航空航天、機器人等領域得到應用[24-27]。Martin等[28]開發了磁場輔助3D打印技術，制備出了多種仿生結構，其特征尺寸可達到90 μm。如圖2所示，哺乳動物的骨結構、鮑魚殼的層狀結構、螳螂的膽甾型結構等多種復雜的生物結構都能被成功打印，打印制件顯示出了很高的剛度、強度和硬度。Yang等[29]將碳納米管加入到光固化3D打印樹脂中，通過電場控制碳納米管在樹脂中的排列，制備出了仿蟹鉗的結構。碳納米管在打印制件中呈現螺旋狀排列，有效地提高了材料的耗散能力和斷裂韌性，顯示出了各向異性的彈性模量。

總之，3D打印技術為仿生材料的設計與制備提供了有效的工具和平臺，仿生材料與3D打印技術結合可以制備出形式多樣的仿生結構和仿生復合材料。

2.2 水凝膠材料

水凝膠材料具有三維網絡結構，有著很好的親水性，含水量可以達到90%以上，同時具有可調節的物理和化學性質，與人體有著極好的相容性，因而在生物醫學領域得到了廣泛的應用，如用作傷口敷料、隱形眼鏡等。水凝膠的保水能力和網絡結構與細胞外基質相似，也可以用作組織工程中的細胞支架；因其具有的良好生物相容性，也被用作藥物載體來實現藥物的有效傳遞[30-34]。直接墨水書寫3D打印已經被用于制備各種水凝膠材料，但是受限于噴嘴擠出的打印方式，打印分辨率多為100 μm級別，利用光固化3D打印技術有望實現更高精度的水凝膠三維結構制造[35-37]。

Zhang等[38]基于紫外光固化的DLP打印技術制備出了高拉伸性的水凝膠材料，所用單體為丙烯酰胺和聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，引發劑為2,4,6-三甲基苯甲?；?二苯基膦氧化物(TPO)，其中PEGDA也作為交聯劑，用于調節水凝膠體系的交聯密度。最終成功打印了具有高分辨率(約7 μm)和復雜幾何形狀的水凝膠材料，該材料顯示出了很好的拉伸性能，斷裂伸長率可以達到1300%(圖3a)。

圖1 雙光子3D打印超疏水T字型結構(a)[22]，3D打印仿生太陽能蒸發器(b)[23]Fig.1 The re-entrant structures prepared through two-photon polymerization based 3D printing technology (a)[22], 3D printed biomimetic 3D solar evaporator (b)[23]

圖2 磁場輔助3D打印仿生復合材料[28]Fig.2 Bioinspired composites prepared via 3D magnetic printing[28]

Yin等[39]則通過2種光敏樹脂單體的交替固化，利用DLP技術打印制備了水凝膠和彈性體復合的離子皮膚材料(圖3b)。在這種復合型離子皮膚中，離子導電水凝膠材料作為柔軟透明的電極材料，而電絕緣的聚氨酯丙烯酸酯材料則充當介電層。最終所制備的離子皮膚顯示出了高靈敏度、最小滯后性和毫秒級的響應時間，同時具有優異的服役性能，有望應用于人體生理信號監測和人機交互等領域。

圖3 3D打印高拉伸性的水凝膠(a)[38]，水凝膠與聚氨酯丙烯酸酯雙材料3D打印的離子皮膚(b)[39]Fig.3 3D printed highly stretchable hydrogels (a)[38], dual-material 3D printing of ionic skins based on hydrogel and polyurethane acrylate (b)[39]

除此之外，光固化3D打印離子凝膠、生物質基水凝膠、抗菌凝膠以及基于水凝膠的仿生組織器官等也已經被大量報道[40-43]，高精度的水凝膠三維結構可以借助雙光子3D打印技術實現[44]，豐富的水凝膠體系將有助于推動光固化3D打印技術在生物醫學領域的應用。

2.3 多孔材料

泡沫、氣凝膠等多孔材料具有低密度、高孔隙率等特點，有著阻燃、隔熱、吸聲等性能，被廣泛應用于汽車、航空航天、建筑、生物醫學等領域?？捉Y構的精確調控是制備多孔材料的難點，3D打印技術可以從多個尺度上精確地調控材料結構，有望更好地調控多孔材料的孔結構，實現其更優異的性能，并賦予多孔材料更多的功能。

Xu等[45]將化學氣相沉積生長石墨烯的技術和DLP打印技術相結合，制備出了具有復雜結構的三維石墨烯泡沫。先利用3D打印技術制備出三維的二氧化硅結構，隨后在二氧化硅表面氣相沉積生長石墨烯膜，除去二氧化硅模板后即可獲得三維石墨烯泡沫(圖4)。所得泡沫顯示出了極高的比表面積、優異的導電性和力學性能，同時具有多功能的應用前景。他們研究了打印樹脂成分和打印參數對三維石墨烯泡沫的影響，并將制成的三維石墨烯泡沫用于傳感器、水裂解、海水淡化、吸油等多種應用。

與泡沫材料相比，氣凝膠材料顯示出了更高的比表面積、更低的密度和更高的孔隙率，因而在科學研究和工業應用上引起了更多的關注。Ryan等[46]設計并合成了可光固化的氧化石墨烯復合樹脂材料，利用SLA技術制得了三維石墨烯氣凝膠，該氣凝膠特征尺寸可以達到10 μm，孔徑約為60 nm，同時制件顯示出了較高的比表面積和良好的導電性(圖5a)。Saeed等[47]則利用光固化3D打印制備了硅氣凝膠，其物理性質(收縮率、密度、模量、比表面積等)可以與常規方法制得的硅氣凝膠相媲美。他們分別制備了含有正硅酸四乙酯、三甲氧基硅基甲基丙烯酸酯、乙醇、水和三氯化鋁的溶液，以及含有己二醇二丙烯酸酯、染料曙紅、乙醇和叔胺化合物的溶液，將2種溶液均勻混合后，利用綠色激光(波長為532 nm)照射后可得到濕凝膠，經超臨界干燥后便可以形成硅氣凝膠(圖5b)。

你不知道我在故紙堆中所做的工作是什么，它的目的何在，因為你跟我的時候，我的工作才剛開始……從青島時代起，經過了十幾年，到現在，我的“文章”才漸漸上題了。［2］380

圖4 化學氣相沉積與DLP打印相結合制備三維自支撐石墨烯泡沫[45]Fig.4 Three dimensionally free-formable graphene foams prepared by a combination of chemical vapor deposition with DLP 3D printing[45]

2.4 聚合物轉化陶瓷材料

與金屬材料和高分子材料相比，陶瓷材料難以加工成形，制備復雜形狀的陶瓷材料更為困難。陶瓷材料主要是通過粉末燒結和薄膜沉積制得，易在加工過程中產生孔隙、不均性等缺陷，嚴重影響其熱、力學性能等，限制了陶瓷材料的實際使用。聚合物轉化陶瓷具有高力學強度、高熱穩定性以及良好的化學穩定性等，因此以聚合物作為前驅體制備陶瓷材料被認為是制備高性能陶瓷的有效途徑。3D打印聚合物前驅體并燒結處理，可以制備具有復雜結構和優異性能的陶瓷材料，拓展陶瓷材料的應用范圍。

Eckel等[48]將(巰丙基)甲基硅氧烷與乙烯基甲氧基硅氧烷混合，制得了紫外光固化的硅氧烷樹脂體系，利用SLA技術打印了一系列具有復雜形狀的三維聚合物結構，進一步燒結后獲得了均勻收縮且幾乎沒有孔隙的陶瓷材料(圖6a)。Zheng等[49]先打印了二維平面的聚合物制件，再打印二維平面的陶瓷結構，再通過后續變形和燒結處理來制備三維陶瓷制件。

玻璃材料具有極好的透明性，被大量用作顯示器、汽車車窗、建筑外墻等。Kotz等[50]將二氧化硅納米顆粒分散到甲基丙烯酸羥乙酯中，利用立體光刻3D打印技術制備了透明的石英玻璃，分辨率可達到數十微米。具體過程是：先將二氧化硅納米復合材料打印成復雜的三維形狀，再通過熱處理轉變為石英玻璃。所打印的玻璃制件表面光滑，僅有幾納米的粗糙度，其光學透明性可以媲美商業的石英玻璃(圖6b)。除此之外，將溶膠凝膠法、相分離法與光固化3D打印技術相結合，也可以制備具有高透明性的玻璃材料[51, 52]。

圖5 3D打印石墨烯氣凝膠(a)[46]，3D打印硅氣凝膠(b)[47]Fig.5 Graphene aerogels (a)[46], silica aerogels (b)[47] prepared by 3D printing

圖6 立體光刻(SLA)打印聚合物轉化陶瓷材料(a)[48]，SLA打印透明石英玻璃(b)[50]Fig.6 Additive manufacturing of polymer-derived ceramics using a SLA 3D printer (a)[48], transparent silica glasses prepared by SLA printing (b)[50]

用于雙光子3D打印技術的樹脂前驅體材料也被開發出來，可以制備具有更精細結構的陶瓷和玻璃制件。Kotz等[53]將可光固化的二氧化硅納米復合樹脂應用到雙光子3D打印技術中，制備了微納尺度的石英玻璃，打印分辨率可以達到數十納米，制件表面粗糙度僅6 nm，可以滿足制件在光學、微流控、生物醫學等領域的應用(圖7a)。Bauer等[54]開發了用于雙光子3D打印的陶瓷前驅體材料，打印后可得到具有復雜結構的聚合物制件，進一步燒結后制備了具有超高韌性的陶瓷制件。該三維陶瓷結構的特征尺寸可以達到200 nm，壓縮時制件顯示出了一定的塑性變形，應變為25%時，強度高達7 GPa(圖7b)。

圖7 雙光子打印玻璃材料(a)[53]，雙光子打印納米陶瓷材料(b)[54]Fig.7 Two-photon polymerization 3D printing of transparent fused silica glass (a)[53], two-photon polymerization 3D printing of polymer-derived nanoceramics (b)[54]

3 光固化3D打印聚合物材料的功能化

光固化3D打印技術作為3D打印技術最重要的方向之一，具有成形精度高、打印效率高等特點，可以實現微米、亞微米甚至納米尺度復雜結構的打印。在這些復雜結構的基礎上引入多種功能，可以拓展制件在能源、生物醫學、催化等方面的應用，因此，開發帶有功能性的光敏樹脂材料也是近年來的研究熱點[55-59]。

3.1 導電/導熱功能

隨著時代的進步，電子化、信息化、自動化逐漸成為未來社會的發展方向。高新技術產業的蓬勃發展促使電子產品不斷更新換代，器件逐漸微型化、集成化且多功能化。這盡管為電子產品帶來了便攜、輕質等多種優點，但是也使得產品對材料的要求日益苛刻。高導電材料可以有效地傳遞能量從而減少能量損耗，高導熱材料則可以有效地解決器件使用過程中的散熱問題。利用3D打印技術加工導電導熱材料，可以快速賦予其復雜結構，滿足不同場景下的使用需求。

Fantino等[60]通過在光固化3D打印制件中原位還原銀納米顆粒來制備導電的三維復雜結構。所使用的光敏樹脂材料主要包含2種光引發組分和1種金屬鹽組分，一種光引發劑用于引發光敏樹脂聚合，另一種光引發劑用于誘發金屬鹽在表面還原成金屬顆粒，所得制件顯示出了良好的導電性(圖8a)。Cui等[61]將功能化的鋯鈦酸鹽納米顆粒與光敏樹脂混合，打印了具有三維復雜結構的壓電材料(圖8b)。添加少量納米顆粒即可使壓電材料實現高壓電電荷常數和電壓常數，制件顯示出了很好的柔韌性。他們還設計了各種壓電組件，并將之組裝到智能結構中，實現了多功能應用，可以用于監測壓力、沖擊力等。He等[62]將熱電材料引入到光敏樹脂中，打印出了具有導熱功能的三維復雜結構，通過控制熱電材料的添加量可以有效調節打印制件的性能。

圖8 3D打印原位生成銀顆粒制備的導電結構(a)[60]，3D打印壓電材料(b)[61]Fig.8 3D printing of conductive complex structures with in situ generation of silver nanoparticles (a)[60], 3D printing of piezoelectric materials (b)[61]

3.2 形狀記憶功能

形狀記憶高分子是一類重要的高分子材料，在生物醫療、機器人、航空航天等領域有著廣泛的應用。傳統加工方法僅能制備具有簡單結構的形狀記憶高分子材料，利用3D打印技術可以賦予形狀記憶材料復雜的三維形狀。常規3D打印的制件多為靜態的，將形狀記憶高分子材料與3D打印技術相結合，可以使得三維制件在外界刺激(光照、pH、溫度等)下呈現可調的形狀和性能，這種方式被稱為4D打印，已引起機器人、生物醫學等諸多領域的關注。

2016年，Ge等[63]首次報道了基于光固化的4D打印，以可光固化的甲基丙烯酸酯共聚物作為打印材料，通過改變樹脂組分來調節打印制件的性能，彈性模量在幾個兆帕到一百兆帕可調，玻璃化轉變溫度在-50～180 ℃可調。三維制件的變形程度還可以通過計算機模擬來進行預測(圖9a)。

除了從一種三維形狀到另一種三維形狀的變換之外，還可以從二維平面結構變形成三維立體結構，這一方法可以避免逐層打印過程，提高打印效率。Huang等[64]開發了一系列基于水凝膠的光敏樹脂材料，利用水凝膠在溶劑中的不均勻溶脹，該材料可以從二維平面結構快速轉變為三維結構，實現了聚合物的超快速三維成形。所用光敏樹脂材料由多種親水性的丙烯酸酯和光引發劑組成，通過改變光照時間的長短可以控制聚合物水凝膠的交聯度，不同交聯度區域的吸水性差異使其在溶劑中的溶脹程度不同，因而可以形成復雜的三維結構(圖9b)。

利用形狀記憶高分子材料的刺激響應行為，還可以模擬生物體的生理過程。Mishra等[65]受生物體通過流汗來降低體溫的啟發，打印了可以自動排汗的致動器，在溫度較高時，致動器可以自動排出液體，實現降溫。該制件由聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAm)和聚丙烯酰胺(PAAm)這2種水凝膠材料組成，下層主體結構為PNIPAm水凝膠，上層為多孔PAAm水凝膠。由于2種水凝膠材料對溫度的響應性不同，在較高的溫度下，PAAm層會發生膨脹，使整個三維結構發生彎曲，表面上的孔徑變大，液體會從孔隙流出，類似于人體流汗過程(圖10)。

圖9 4D打印甲基丙烯酸酯共聚物制件(a)[63]，4D打印丙烯酸酯水凝膠制件(b)[64]Fig.9 4D printed methacrylate copolymers (a)[63], 4D printed acrylate hydrogels (b)[64]

圖10 SLA打印基于復合離子水凝膠的致動器[65]Fig.10 SLA 3D printed actuator using ionic composite hydrogels[65]

微型機器人在微創手術、細胞監測和組織工程等領域中有著廣闊的應用前景，然而具有高度變形能力的微納米制件難以制備。Jin等[66]將刺激響應性的水凝膠用于雙光子3D打印技術，制備出了亞微米尺度的可變形三維制件。通過控制打印過程中飛秒激光的強度可以調節材料的交聯密度，制備了多種具有不同剛度和溶脹/收縮性的三維制件，其變形行為可以通過有限元分析來預測。

3.3 自修復功能

為滿足光固化3D打印過程中快速的液固轉變要求，打印材料多為熱固性光敏樹脂，打印制件被破壞后性能難以恢復，且打印制件無法回收再加工成形，會造成環境污染、資源浪費等問題。賦予光固化打印制件自修復功能可以有效地延長材料的使用壽命，并避免相應的資源和環境問題。

Yu等[67]利用光固化3D打印技術制備了具有自修復功能的彈性體材料。所用材料是基于硫醇和雙硫鍵的光敏樹脂材料，硫醇用于打印過程中的硫醇-烯光聚合反應，雙硫鍵則用于后續的熱致修復，硫醇基團和雙硫鍵基團的比例決定了彈性體的光固化速率和自修復效率(圖11a)。Li等[68]也將雙硫鍵引入到DLP打印技術中，制備了具有良好自修復能力的聚氨酯彈性體(圖11b)。首先合成了一種含雙硫鍵的聚氨酯丙烯酸酯，并將其與反應性稀釋劑和光引發劑混合，制成光敏樹脂。該樹脂具有良好的流動性和較快的固化速度，可以打印出多種高精度和可自修復的三維制件。聚氨酯彈性體的拉伸強度和斷裂伸長率分別可以達到3.39 MPa和400.38%，在80 ℃下處理12 h后，制件的修復效率可以達到95%。上述打印制件具有優異的柔韌性和自修復功能，在柔性電子、軟機器人和傳感器中有著巨大的應用潛力。

3.4 可回收功能

若3D打印聚合物制件完全破碎，則難以有效地進行修復，賦予其可回收性能也可以在另一層面上延長制件的使用壽命。Zhang等[69]采用兩步聚合的策略，利用DLP打印技術制備了可再加工的熱固性制件。熱固性光敏樹脂溶液適用于紫外光固化的3D打印技術，可以打印出多種具有復雜形狀的三維制件。加熱時制件中的羥基和酯基會發生酯交換反應，這種動態共價交聯網絡使得打印的制件可以再次加工成形(圖12a)。Li等[70]則以雙酚A甘油酸酯二甲基丙烯酸酯作為單體，利用DLP打印制備了可回收的熱固性聚合物(圖12b)。打印制件除回收性能外，還顯示出了良好的形狀記憶功能，打印的多種晶胞和晶格結構顯示出了與金屬微晶格相當的力學性能。

圖11 基于硫醇和雙硫鍵SLA打印自修復彈性體(a)[67]，基于雙硫鍵的自修復聚氨酯彈性體(b)[68]Fig.11 Stereolithography 3D printing of self-healing elastomers based on disulfide bonds (a)[67], self-healing polyurethane elastomers based on thiol and disulfide bonds (b)[68]

圖12 基于酯交換DLP打印可回收熱固性材料(a)[69]，3D打印可回收輕質結構(b)[70]Fig.12 DLP printing reprocessable thermosets based on transesterification (a)[69], 3D printing of recyclable lightweight architectures (b)[70]

不同于熱固性材料的共價交聯，熱塑性材料由未交聯的線性高分子組成，可以通過熔融、溶液等多種方式加工成形。Deng等[71]以4-丙烯酰嗎啉(ACMO)為單體，利用其超低粘度和表面氧阻聚等特點，實現了熱塑性材料的DLP成形。研究人員還通過加入硫醇鏈轉移劑來調節材料的水溶性，將打印制件作為模板來制備多種傳統聚合物材料(環氧樹脂等)，展示了可編程形狀記憶材料和微流道的構筑。Alim等[72]則基于點擊反應打印了一系列熱塑性材料。所用液態光敏樹脂在較低的光照強度和很短的時間內即可形成半結晶的熱塑性材料，打印制件顯示出了優異的力學性能，同時在高溫下可以進行熔融加工。

Zhu等[73]以單官能樹脂作為單體開發了光固化3D打印用熱塑性聚合物，并利用熱塑性聚合物溶解于其單體這一特性實現了熱塑性打印制件的回收與循環打印，同時利用制件的熱塑性實現了打印制件的再變形、焊接以及復合材料的循環使用，顯著提高了打印效率，并實現了功能性填料的高效循環使用。

4 結 語

3D打印技術經過數十年的發展，已經成為了新一代工業先進技術之一，它匯聚了計算機、自動化、機器人、材料、工業設計等跨學科、跨領域技術，實現了即設計—即打印—即成型—即驗證的產品高效率設計與制造過程。3D打印技術初期是基于先進制造基礎而發展起來的，目前已進入了基于應用需求為導向的先進材料設計與制備階段，3D打印材料逐漸變成制約3D打印技術進步的核心要素和控制瓶頸。人類科技發展的歷史已無數次證明，任何一種新技術的發展歷程在不同的階段都具有不同的側重點，對此我們應該有清醒的認識和足夠的重視，才有可能為3D打印技術及其制品提供可持續的發展動力和制造基礎。

圖13 循環DLP打印[73]Fig.13 Circular DLP printing[73]

目前在宏觀尺度和微觀尺度材料的制備上，光固化3D打印都已取得了巨大的進步，但是要實現這些打印材料的實際應用仍然存在一些困難：① 對實用的產品而言，不同尺度和不同材料的零部件的高度集成十分必要。以汽車為例，汽車由金屬、玻璃、聚合物等多種材料組成，這要求打印設備能夠對多種材料加工成形，且能夠將這些打印制件高度集成，從而實現產品所需的功能。② 近年來功能材料飛速發展，材料種類豐富多樣，但適用于光固化3D打印的功能材料體系仍十分有限，而且多為單一功能。③ 目前僅有三維噴墨打印能夠實現全彩色、多材料的打印，大部分立體光刻(SLA)和數字光處理(DLP)打印只能實現單一樹脂的成形，如何利用SLA或DLP打印技術實現全彩色、多品種材料的一次成形仍是一個難題。④ 現有的光固化打印制件大多為熱固性材料，無法回收利用，會造成資源浪費和環境污染。開發可循環的打印材料、合成高效的催化劑來回收或降解打印制件是兩種可行的解決方法。

總之，光固化3D打印未來的發展方向：一是豐富打印材料的種類，提升打印制件性能，并拓展其功能性；二是研發新型打印技術，實現多材料一次成形以及打印分辨率和效率的進一步提高。