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 induribile ai raggi UV, avere un tempo di indurimento relativamente breve e mostrare proprietà meccaniche desiderabili adatte ad applicazioni con sollecitazioni più elevate. Il team, dopo aver testato tre potenziali candidati, alla fine ha optato per il 2-idrossietil metacrilato (lo chiameremo semplicemente HEMA).
Una volta bloccato il monomero, i ricercatori hanno cercato di trovare la concentrazione ottimale del fotoiniziatore insieme a un agente espandente appropriato a cui accoppiare l'HEMA. È stata testata la disponibilità di due specie di fotoiniziatori a polimerizzare sotto le luci UV standard da 405 nm che si trovano comunemente 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 complicato da trovare. Molti degli agenti testati erano insolubili o difficili da stabilizzare, ma il team alla fine ha 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 ha iniziato a lavorare sulla stampa 3D di alcuni progetti CAD non così 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 decomponeva l'agente espandente, attivando l'azione schiumogena della resina e dilatando 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 costruzione del Photon. I ricercatori ritengono che questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per applicazioni leggere come profili alari o aiuti al galleggiamento a causa della densità estremamente bassa del materiale espanso.
Orario di pubblicazione: 30 settembre 2024
