La prima fase dello studio si è concentrata sulla selezione di un monomero che fungesse da elemento costitutivo della resina polimerica. Il monomero doveva essere polimerizzabile ai raggi UV, avere un tempo di polimerizzazione relativamente breve e presentare proprietà meccaniche adatte ad applicazioni con sollecitazioni più elevate. Il team, dopo aver testato tre potenziali candidati, ha infine scelto il 2-idrossietilmetacrilato (lo chiameremo semplicemente HEMA).
Una volta bloccato il monomero, i ricercatori si sono messi alla ricerca della concentrazione ottimale di fotoiniziatore e di un agente espandente appropriato a cui associare l'HEMA. Due specie di fotoiniziatori sono state testate per la loro capacità di polimerizzazione sotto luci UV standard a 405 nm, comunemente presenti nella maggior parte dei sistemi SLA. I fotoiniziatori sono stati combinati in un rapporto 1:1 e miscelati al 5% in peso per ottenere il risultato ottimale. L'agente espandente, che sarebbe stato utilizzato per facilitare l'espansione della struttura cellulare dell'HEMA, con conseguente "formazione di schiuma", è stato un po' più difficile da trovare. Molti degli agenti testati erano insolubili o difficili da stabilizzare, ma il team ha infine optato per un agente espandente non tradizionale, tipicamente utilizzato con polimeri simili al polistirene.
La complessa miscela di ingredienti è stata utilizzata per formulare la resina fotopolimerica finale e il team si è messo al lavoro sulla stampa 3D di alcuni progetti CAD non troppo complessi. I modelli sono stati stampati in 3D su un Anycubic Photon in scala 1x e riscaldati a 200 °C per un massimo di dieci minuti. Il calore ha decomposto l'agente espandente, attivando l'azione schiumogena della resina e aumentando le dimensioni dei modelli. Confrontando le dimensioni pre e post espansione, i ricercatori hanno calcolato espansioni volumetriche fino al 4000% (40x), spingendo i modelli stampati in 3D oltre i limiti dimensionali della piastra di stampa del Photon. I ricercatori ritengono che questa tecnologia possa essere utilizzata per applicazioni leggere come profili alari o aiuti al galleggiamento, grazie alla densità estremamente bassa del materiale espanso.
Data di pubblicazione: 30-09-2024
