Первый этап исследования был сосредоточен на выборе мономера, который мог бы стать строительным блоком для полимерной смолы. Мономер должен был быть УФ-отверждаемым, иметь относительно короткое время отверждения и обладать желаемыми механическими свойствами, подходящими для применения в условиях высоких нагрузок. После тестирования трёх потенциальных кандидатов команда в конечном итоге остановилась на 2-гидроксиэтилметакрилате (далее будем называть его ГЭМА).
После того, как мономер был зафиксирован, исследователи приступили к поиску оптимальной концентрации фотоинициатора и подходящего вспенивающего агента для сопряжения с HEMA. Два вида фотоинициаторов были протестированы на их готовность к отверждению под стандартным УФ-излучением с длиной волны 405 нм, которое обычно встречается в большинстве систем SLA. Фотоинициаторы были смешаны в соотношении 1:1 и смешаны в количестве 5% по весу для достижения наиболее оптимального результата. Вспенивающий агент, который должен был использоваться для расширения ячеистой структуры HEMA, приводящего к «вспениванию», было найти немного сложнее. Многие из протестированных агентов были нерастворимыми или трудно стабилизируемыми, но в конечном итоге команда остановилась на нетрадиционном вспенивающем агенте, обычно используемом с полимерами, подобными полистиролу.
Сложная смесь ингредиентов использовалась для создания окончательной фотополимерной смолы, и команда приступила к работе над 3D-печатью нескольких не столь сложных САПР-проектов. Модели были напечатаны на 3D-принтере Anycubic Photon в масштабе 1x и нагреты до 200 °C в течение десяти минут. Тепло разложило вспенивающий агент, активируя вспенивающее действие смолы и увеличивая размер моделей. Сравнив размеры до и после расширения, исследователи вычислили объемное расширение до 4000% (40x), выведя 3D-печатные модели за пределы размерных ограничений платформы построения Photon. Исследователи считают, что эта технология может быть использована для легких приложений, таких как аэродинамические поверхности или плавучие средства, из-за чрезвычайно низкой плотности вспененного материала.
Время публикации: 30 сентября 2024 г.
