Розширювана смола для 3D-друку

Перший етап дослідження був зосереджений на виборі мономеру, який би діяв як будівельний блок для полімерної смоли. Мономер повинен був затверджуватися під дією ультрафіолетового випромінювання, мати відносно короткий час затвердіння та демонструвати бажані механічні властивості, придатні для застосування з високими навантаженнями. Команда, перевіривши трьох потенційних кандидатів, зрештою зупинилася на 2-гідроксіетилметакрилаті (ми просто називатимемо його HEMA).

Після того, як мономер був зафіксований, дослідники вирішили знайти оптимальну концентрацію фотоініціатора разом із відповідним піноутворювачем для з’єднання HEMA. Два види фотоініціаторів були перевірені на їхню здатність твердіти під стандартним ультрафіолетовим світлом 405 нм, яке зазвичай зустрічається в більшості систем SLA. Фотоініціатори поєднували у співвідношенні 1:1 і змішували в кількості 5% за вагою для отримання найбільш оптимального результату. Піноутворювач, який використовуватиметься для сприяння розширенню клітинної структури HEMA, що призведе до «піноутворення», знайти було трохи складніше. Багато з протестованих агентів були нерозчинними або їх важко стабілізувати, але команда врешті-решт зупинилася на нетрадиційному піноутворювачі, який зазвичай використовується з полістирольними полімерами.

Складна суміш інгредієнтів була використана для створення кінцевої фотополімерної смоли, і команда взялася працювати над 3D-друком кількох не дуже складних проектів CAD. Моделі були надруковані в 3D на Anycubic Photon в масштабі 1x і нагріті при 200 °C протягом десяти хвилин. Тепло розклало піноутворювач, активувавши спінюючу дію смоли та збільшивши розміри моделей. Порівнюючи розміри до та після розширення, дослідники розрахували об’ємне розширення до 4000% (40x), що дозволило 3D-друкованим моделям вийти за обмеження розмірів робочої пластини Photon. Дослідники вважають, що ця технологія може бути використана для легких застосувань, таких як аерокрила або засоби плавучості, завдяки надзвичайно низькій щільності розширеного матеріалу.