Первый этап исследования был сосредоточен на выборе мономера, который бы служил строительным блоком для полимерной смолы. Мономер должен был отверждаться УФ-излучением, иметь относительно короткое время отверждения и обладать желаемыми механическими свойствами, подходящими для применения в условиях высоких нагрузок. После тестирования трех потенциальных кандидатов команда в итоге остановилась на 2-гидроксиэтилметакрилате (мы будем называть его просто HEMA).
После того, как мономер был зафиксирован, исследователи приступили к поиску оптимальной концентрации фотоинициатора, а также подходящего вспенивающего агента для соединения с HEMA. Были протестированы два вида фотоинициаторов на их способность к отверждению под стандартным УФ-излучением с длиной волны 405 нм, которое обычно используется в большинстве систем SLA. Фотоинициаторы были смешаны в соотношении 1:1 и добавлены в количестве 5% по весу для достижения наилучшего результата. Вспенивающий агент, который должен был использоваться для облегчения расширения клеточной структуры HEMA, приводящего к «вспениванию», оказалось немного сложнее. Многие из протестированных агентов были нерастворимы или трудно стабилизируемы, но в итоге команда остановилась на нетрадиционном вспенивающем агенте, обычно используемом с полимерами, подобными полистиролу.
Сложная смесь ингредиентов была использована для создания окончательной фотополимерной смолы, и команда приступила к 3D-печати нескольких не слишком сложных CAD-моделей. Модели печатались на 3D-принтере Anycubic Photon в масштабе 1x и нагревались до 200°C в течение до десяти минут. Нагрев разлагал вспенивающий агент, активируя пенообразование смолы и увеличивая размер моделей. Сравнивая размеры до и после расширения, исследователи рассчитали объемное расширение до 4000% (40x), что вывело напечатанные на 3D-принтере модели за пределы размерных ограничений рабочей платформы Photon. Исследователи считают, что эта технология может быть использована для легких конструкций, таких как аэродинамические профили или средства обеспечения плавучести, благодаря чрезвычайно низкой плотности вспененного материала.
Дата публикации: 30 сентября 2024 г.
