Den første fase af undersøgelsen fokuserede på at udvælge en monomer, der kunne fungere som byggesten for polymerharpiksen. Monomeren skulle være UV-hærdende, have en relativt kort hærdningstid og udvise ønskelige mekaniske egenskaber, der er egnede til anvendelser med højere belastning. Efter at have testet tre potentielle kandidater, besluttede holdet sig til sidst for 2-hydroxyethylmethacrylat (vi kalder det bare HEMA).
Da monomeren var fastlåst, satte forskerne sig for at finde den optimale fotoinitiatorkoncentration sammen med et passende opblæsningsmiddel til at parre HEMA'en med. To fotoinitiatorarter blev testet for deres villighed til at hærde under standard 405 nm UV-lys, som almindeligvis findes i de fleste SLA-systemer. Fotoinitiatorerne blev kombineret i et 1:1-forhold og blandet i med 5 vægt% for at opnå det mest optimale resultat. Opblæsningsmidlet – som skulle bruges til at fremme udvidelsen af HEMA'ens cellulære struktur, hvilket resulterede i 'skumdannelse' – var lidt vanskeligere at finde. Mange af de testede stoffer var uopløselige eller vanskelige at stabilisere, men teamet besluttede sig til sidst for et ikke-traditionelt opblæsningsmiddel, der typisk bruges med polystyrenlignende polymerer.
Den komplekse blanding af ingredienser blev brugt til at formulere den endelige fotopolymerharpiks, og teamet gik i gang med at 3D-printe et par ikke så komplekse CAD-designs. Modellerne blev 3D-printet på en Anycubic Photon i 1x skala og opvarmet til 200°C i op til ti minutter. Varmen nedbrydede blæsemidlet, aktiverede harpiksens skummende virkning og udvidede modellernes størrelse. Ved at sammenligne dimensionerne før og efter ekspansion beregnede forskerne volumetriske udvidelser på op til 4000% (40x), hvilket skubbede de 3D-printede modeller ud over de dimensionelle begrænsninger for Photons byggeplade. Forskerne mener, at denne teknologi kan bruges til letvægtsapplikationer såsom aerofoils eller opdriftsveste på grund af den ekstremt lave densitet af det ekspanderede materiale.
Opslagstidspunkt: 30. september 2024
