Επεκτάσιμη ρητίνη τρισδιάστατης εκτύπωσης

Η πρώτη φάση της μελέτης επικεντρώθηκε στην επιλογή ενός μονομερούς που θα λειτουργούσε ως δομικό στοιχείο για την πολυμερή ρητίνη. Το μονομερές έπρεπε να είναι σκληρυνόμενο με υπεριώδη ακτινοβολία, να έχει σχετικά μικρό χρόνο σκλήρυνσης και να εμφανίζει επιθυμητές μηχανικές ιδιότητες κατάλληλες για εφαρμογές υψηλότερης καταπόνησης. Η ομάδα, αφού δοκίμασε τρεις πιθανούς υποψηφίους, τελικά εγκαταστάθηκε στον μεθακρυλικό 2-υδροξυαιθυλεστέρα (θα τον ονομάσουμε απλώς HEMA).

Μόλις το μονομερές κλειδώθηκε μέσα, οι ερευνητές ξεκίνησαν να βρουν τη βέλτιστη συγκέντρωση φωτοεκκινητή μαζί με έναν κατάλληλο παράγοντα φουσκώματος για να ζευγαρώσουν το HEMA. Δύο είδη φωτοεκκινητής δοκιμάστηκαν για την προθυμία τους να σκληρυνθούν κάτω από τυπικές λυχνίες UV 405nm που βρίσκονται συνήθως στα περισσότερα συστήματα SLA. Οι φωτοεκκινητές συνδυάστηκαν σε αναλογία 1:1 και αναμίχθηκαν σε 5% κατά βάρος για το βέλτιστο αποτέλεσμα. Ο παράγοντας φουσκώματος – ο οποίος θα χρησιμοποιηθεί για τη διευκόλυνση της επέκτασης της κυτταρικής δομής του HEMA, με αποτέλεσμα τον «αφρισμό» – ήταν λίγο πιο δύσκολο να βρεθεί. Πολλοί από τους παράγοντες που δοκιμάστηκαν ήταν αδιάλυτοι ή δύσκολο να σταθεροποιηθούν, αλλά η ομάδα τελικά εγκαταστάθηκε σε έναν μη παραδοσιακό παράγοντα διόγκωσης που συνήθως χρησιμοποιείται με πολυμερή τύπου πολυστυρενίου.

Το πολύπλοκο μείγμα συστατικών χρησιμοποιήθηκε για τη διαμόρφωση της τελικής ρητίνης φωτοπολυμερούς και η ομάδα άρχισε να δουλεύει για την εκτύπωση 3D μερικών όχι και τόσο περίπλοκων σχεδίων CAD. Τα μοντέλα εκτυπώθηκαν τρισδιάστατα σε Anycubic Photon σε κλίμακα 1x και θερμάνθηκαν στους 200°C για έως και δέκα λεπτά. Η θερμότητα αποσύνθεση του παράγοντα φουσκώματος, ενεργοποιώντας την αφριστική δράση της ρητίνης και διευρύνοντας το μέγεθος των μοντέλων. Κατά τη σύγκριση των διαστάσεων πριν και μετά την επέκταση, οι ερευνητές υπολόγισαν ογκομετρικές διαστολές έως και 4000% (40x), ωθώντας τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα μοντέλα να ξεπεράσουν τους περιορισμούς διαστάσεων της πλάκας κατασκευής του φωτονίου. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για ελαφριές εφαρμογές όπως αεροτομές ή βοηθήματα άνωσης λόγω της εξαιρετικά χαμηλής πυκνότητας του διογκωμένου υλικού.