Τρισδιάστατη εκτύπωση με επεκτάσιμη ρητίνη

Η πρώτη φάση της μελέτης επικεντρώθηκε στην επιλογή ενός μονομερούς που θα λειτουργούσε ως δομικό στοιχείο για την πολυμερική ρητίνη. Το μονομερές έπρεπε να είναι σκληρυνόμενο με υπεριώδη ακτινοβολία, να έχει σχετικά σύντομο χρόνο σκλήρυνσης και να παρουσιάζει επιθυμητές μηχανικές ιδιότητες κατάλληλες για εφαρμογές υψηλότερης καταπόνησης. Η ομάδα, αφού δοκίμασε τρεις πιθανούς υποψηφίους, τελικά κατέληξε στο 2-υδροξυαιθυλομεθακρυλικό (θα το ονομάσουμε απλώς HEMA).

Μόλις το μονομερές κλειδώθηκε, οι ερευνητές ξεκίνησαν να βρουν τη βέλτιστη συγκέντρωση φωτοεκκινητή μαζί με έναν κατάλληλο παράγοντα εμφύσησης για να συνδέσουν το HEMA. Δύο είδη φωτοεκκινητών δοκιμάστηκαν για την προθυμία τους να σκληρυνθούν υπό τυπικές υπεριώδεις ακτίνες 405nm, οι οποίες βρίσκονται συνήθως στα περισσότερα συστήματα SLA. Οι φωτοεκκινητές συνδυάστηκαν σε αναλογία 1:1 και αναμίχθηκαν σε ποσοστό 5% κατά βάρος για το βέλτιστο αποτέλεσμα. Ο παράγοντας εμφύσησης - ο οποίος θα χρησιμοποιούνταν για να διευκολύνει την επέκταση της κυτταρικής δομής του HEMA, με αποτέλεσμα τον «αφρισμό» - ήταν λίγο πιο δύσκολο να βρεθεί. Πολλοί από τους δοκιμασμένους παράγοντες ήταν αδιάλυτοι ή δύσκολο να σταθεροποιηθούν, αλλά η ομάδα τελικά κατέληξε σε έναν μη παραδοσιακό παράγοντα εμφύσησης που χρησιμοποιείται συνήθως με πολυμερή τύπου πολυστυρενίου.

Το σύνθετο μείγμα συστατικών χρησιμοποιήθηκε για τη σύνθεση της τελικής φωτοπολυμερικής ρητίνης και η ομάδα ξεκίνησε την τρισδιάστατη εκτύπωση μερικών όχι και τόσο σύνθετων σχεδίων CAD. Τα μοντέλα εκτυπώθηκαν τρισδιάστατα σε ένα Anycubic Photon σε κλίμακα 1x και θερμάνθηκαν στους 200°C για έως και δέκα λεπτά. Η θερμότητα αποσύνθεσης του διογκωτικού παράγοντα, ενεργοποιώντας την αφριστική δράση της ρητίνης και επεκτείνοντας το μέγεθος των μοντέλων. Συγκρίνοντας τις διαστάσεις πριν και μετά την επέκταση, οι ερευνητές υπολόγισαν ογκομετρικές διαστολές έως και 4000% (40x), ωθώντας τα τρισδιάστατα εκτυπωμένα μοντέλα πέρα ​​από τους διαστατικούς περιορισμούς της πλάκας κατασκευής του Photon. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι αυτή η τεχνολογία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για ελαφριές εφαρμογές, όπως αεροτομές ή βοηθήματα πλευστότητας, λόγω της εξαιρετικά χαμηλής πυκνότητας του διογκωμένου υλικού.