Den første fase af undersøgelsen var fokuseret på at vælge en monomer, der skulle fungere som byggestenen for polymerharpiksen. Monomeren skulle være UV-hærdelig, have en relativt kort hærdetid og udvise ønskelige mekaniske egenskaber, der er egnede til anvendelser med højere belastning. Holdet, efter at have testet tre potentielle kandidater, besluttede sig til sidst på 2-hydroxyethylmethacrylat (vi vil bare kalde det HEMA).
Da monomeren var låst inde, satte forskerne sig for at finde den optimale fotoinitiatorkoncentration sammen med et passende blæsemiddel at parre HEMA med. To fotoinitiatorarter blev testet for deres villighed til at hærde under standard 405nm UV-lys, som er almindeligt forekommende i de fleste SLA-systemer. Fotoinitiatorerne blev kombineret i et 1:1-forhold og blandet i ved 5 vægt-% for det mest optimale resultat. Blæsemidlet – som ville blive brugt til at lette udvidelsen af HEMA's cellulære struktur, hvilket resulterede i 'skummende' – var lidt sværere at finde. Mange af de testede midler var uopløselige eller svære at stabilisere, men holdet slog sig endelig fast på et ikke-traditionelt blæsemiddel, der typisk bruges sammen med polystyrenlignende polymerer.
Den komplekse blanding af ingredienser blev brugt til at formulere den endelige fotopolymerharpiks, og holdet fik arbejdet på 3D-printning af et par ikke så komplekse CAD-designs. Modellerne blev 3D-printet på en Anycubic Photon i 1x skala og opvarmet ved 200°C i op til ti minutter. Varmen dekomponerede blæsemidlet, aktiverede harpiksens skummende virkning og udvidede modellernes størrelse. Ved at sammenligne præ- og post-ekspansionsdimensioner beregnede forskerne volumetriske udvidelser på op til 4000% (40x), hvilket skubbede de 3D-printede modeller forbi de dimensionelle begrænsninger af fotonens byggeplade. Forskerne mener, at denne teknologi kan bruges til letvægtsapplikationer såsom flyvebåde eller opdriftshjælpemidler på grund af den ekstremt lave tæthed af det udvidede materiale.
Indlægstid: 30. september 2024
