Prvá fáza štúdie sa zamerala na výber monoméru, ktorý by slúžil ako stavebný kameň polymérnej živice. Monomér musel byť vytvrditeľný UV žiarením, mať relatívne krátky čas vytvrdzovania a vykazovať požadované mechanické vlastnosti vhodné pre aplikácie s vyšším namáhaním. Tím sa po testovaní troch potenciálnych kandidátov nakoniec rozhodol pre 2-hydroxyetylmetakrylát (nazývame ho jednoducho HEMA).
Keď bol monomér viazaný, výskumníci sa rozhodli nájsť optimálnu koncentráciu fotoiniciátora spolu s vhodným nadúvadlom, ktoré by spárovalo HEMA. Dva druhy fotoiniciátorov boli testované na ich ochotu vytvrdzovať pod štandardným UV svetlom s vlnovou dĺžkou 405 nm, ktoré sa bežne nachádza vo väčšine SLA systémov. Fotoiniciátory boli zmiešané v pomere 1:1 a zmiešané v množstve 5 % hmotnostných pre dosiahnutie najoptimálnejšieho výsledku. Nadúvadlo – ktoré by sa použilo na uľahčenie expanzie bunkovej štruktúry HEMA, čo by viedlo k „peneniu“ – bolo o niečo zložitejšie nájsť. Mnohé z testovaných činidiel boli nerozpustné alebo ťažko stabilizovateľné, ale tím sa nakoniec rozhodol pre netradičné nadúvadlo, ktoré sa typicky používa s polymérmi podobnými polystyrénu.
Komplexná zmes zložiek bola použitá na formuláciu finálnej fotopolymérnej živice a tím sa pustil do 3D tlače niekoľkých menej zložitých CAD návrhov. Modely boli vytlačené 3D tlačou na zariadení Anycubic Photon v mierke 1x a zahrievané pri teplote 200 °C až desať minút. Teplo rozložilo nadúvadlo, aktivovalo penenie živice a zväčšilo veľkosť modelov. Po porovnaní rozmerov pred a po expanzii výskumníci vypočítali objemové expanzie až do 4000 % (40x), čím 3D tlačené modely prekonali rozmerové obmedzenia stavebnej dosky Photonu. Výskumníci sa domnievajú, že táto technológia by sa vďaka extrémne nízkej hustote expandovaného materiálu mohla použiť na ľahké aplikácie, ako sú aerodynamické profily alebo vztlakové pomôcky.
Čas uverejnenia: 30. septembra 2024
