3D-друк розширюваної смоли

Перший етап дослідження був зосереджений на виборі мономеру, який би служив будівельним блоком для полімерної смоли. Мономер мав бути здатним до УФ-затвердіння, мати відносно короткий час затвердіння та демонструвати бажані механічні властивості, придатні для застосувань з вищими напруженнями. Команда, після тестування трьох потенційних кандидатів, зрештою зупинилася на 2-гідроксіетилметакрилаті (назвемо його просто ГЕМА).

Після того, як мономер було зафіксовано, дослідники вирішили знайти оптимальну концентрацію фотоініціатора разом із відповідним пороутворювачем для поєднання HEMA. Два види фотоініціатора були протестовані на їхню готовність до затвердіння під стандартним УФ-випромінюванням 405 нм, яке зазвичай зустрічається в більшості систем SLA. Фотоініціатори були поєднані у співвідношенні 1:1 та змішані з 5% за вагою для досягнення найоптимальнішого результату. Пороутворювач, який використовувався б для сприяння розширенню клітинної структури HEMA, що призводило б до «спінювання», було трохи складніше знайти. Багато протестованих агентів були нерозчинними або їх важко стабілізувати, але команда зрештою зупинилася на нетрадиційному пороутворювачі, який зазвичай використовується з полістироподібними полімерами.

Складну суміш інгредієнтів було використано для розробки кінцевої фотополімерної смоли, і команда почала працювати над 3D-друком кількох нескладних CAD-проектів. Моделі були надруковані на 3D-принтері Anycubic Photon у масштабі 1x та нагріті при температурі 200°C протягом десяти хвилин. Тепло розклало піноутворювач, активуючи піноутворюючу дію смоли та розширюючи розмір моделей. Порівнявши розміри до та після розширення, дослідники розрахували об'ємне розширення до 4000% (40x), що дозволило 3D-друкованим моделям подолати розмірні обмеження робочої плити Photon. Дослідники вважають, що ця технологія може бути використана для легких застосувань, таких як аеродинамічні профілі або засоби підтримки плавучості, завдяки надзвичайно низькій щільності розширеного матеріалу.