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 fotopolimerizzabile, avere un tempo di polimerizzazione relativamente breve e presentare proprietà meccaniche desiderabili, adatte ad applicazioni soggette a forti sollecitazioni. Il team, dopo aver testato tre potenziali candidati, ha infine optato per il metacrilato di 2-idrossietile (che chiameremo semplicemente HEMA).
Una volta definito il monomero, i ricercatori si sono dedicati alla ricerca della concentrazione ottimale di fotoiniziatore e di un agente espandente appropriato da abbinare all'HEMA. Sono state testate due specie di fotoiniziatore per la loro capacità di polimerizzare sotto la luce UV standard a 405 nm, comunemente utilizzata nella maggior parte dei sistemi SLA. I fotoiniziatori sono stati combinati in 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, si è rivelato più complesso da individuare. 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 stampando in 3D alcuni modelli CAD non troppo complessi. I modelli sono stati stampati in 3D su una 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 ed espandendo le dimensioni dei modelli. Confrontando le dimensioni prima e dopo l'espansione, i ricercatori hanno calcolato espansioni volumetriche fino al 4000% (40x), spingendo i modelli stampati in 3D oltre i limiti dimensionali del piano di costruzione della Photon. I ricercatori ritengono che questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per applicazioni leggere come profili alari o dispositivi di galleggiamento grazie all'estrema bassa densità del materiale espanso.
Data di pubblicazione: 30 settembre 2024
