Tutkimuksen ensimmäinen vaihe keskittyi sellaisen monomeerin valitsemiseen, joka toimisi polymeerihartsin rakennuspalikkana. Monomeerin piti olla UV-kovettuva, sillä on oltava suhteellisen lyhyt kovettumisaika ja sillä oli oltava halutut mekaaniset ominaisuudet, jotka soveltuvat korkeampiin rasituksiin. Testattuaan kolmea potentiaalista ehdokasta tiimi päätyi lopulta 2-hydroksietyylimetakrylaattiin (kutsumme sitä vain HEMA:ksi).
Kun monomeeri oli lukittu, tutkijat päättivät löytää optimaalisen fotoinitiaattorikonsentraation sekä sopivan vaahdotusaineen, johon HEMA yhdistetään. Kahden fotoinitiaattorilajin halukkuus kovettua tavallisissa 405 nm:n UV-valoissa testattiin, joita löytyy yleisesti useimmista SLA-järjestelmistä. Fotoinitiaattorit yhdistettiin suhteessa 1:1 ja sekoitettiin 5 painoprosenttia optimaalisimman tuloksen saavuttamiseksi. Vaahdotusaine – jota käytettäisiin helpottamaan HEMA:n solurakenteen laajentamista, mikä johtaisi "vaahtoamiseen" - oli hieman hankalampi löytää. Monet testatuista aineista olivat liukenemattomia tai vaikeasti stabiloitavia, mutta ryhmä päätyi lopulta ei-perinteiseen vaahdotusaineeseen, jota tyypillisesti käytetään polystyreenin kaltaisten polymeerien kanssa.
Monimutkaista ainesosien seosta käytettiin lopullisen fotopolymeerihartsin muotoiluun, ja tiimi joutui työskentelemään 3D-tulostuksen parissa muutaman ei-niin monimutkaisen CAD-mallin parissa. Mallit tulostettiin 3D:llä Anycubic Photonilla 1x mittakaavassa ja niitä kuumennettiin 200 °C:ssa jopa kymmenen minuuttia. Lämpö hajotti vaahdotusaineen, mikä aktivoi hartsin vaahtoamisvaikutuksen ja laajensi mallien kokoa. Verratessaan laajennusta edeltäviä ja sen jälkeisiä mittoja tutkijat laskivat jopa 4000 % (40x) tilavuuslaajenemisen, mikä ylitti 3D-tulostetut mallit Photonin rakennuslevyn mittarajoitukset. Tutkijat uskovat, että tätä tekniikkaa voitaisiin käyttää kevyisiin sovelluksiin, kuten kantosiipiin tai kelluvuuden apuvälineisiin, koska laajennetun materiaalin tiheys on erittäin pieni.
Postitusaika: 30.9.2024
