Първата фаза на изследването беше фокусирана върху избора на мономер, който да действа като градивен елемент за полимерната смола. Мономерът трябваше да може да се втвърдява с ултравиолетови лъчи, да има относително кратко време на втвърдяване и да показва желани механични свойства, подходящи за приложения с по-висок стрес. Екипът, след като тества трима потенциални кандидати, в крайна сметка се спря на 2-хидроксиетил метакрилат (просто ще го наречем HEMA).
След като мономерът беше заключен, изследователите се заеха да намерят оптималната концентрация на фотоинициатора заедно с подходящ разпенващ агент, към който да сдвоят HEMA. Два вида фотоинициатори бяха тествани за тяхната готовност да се втвърдяват при стандартни 405nm UV светлини, които обикновено се срещат в повечето SLA системи. Фотоинициаторите се комбинират в съотношение 1:1 и се смесват при 5% тегловни за най-оптимален резултат. Разпенващият агент – който ще се използва за улесняване на разширяването на клетъчната структура на HEMA, което води до „разпенване“ – беше малко по-трудно да се намери. Много от тестваните агенти бяха неразтворими или трудни за стабилизиране, но екипът най-накрая се спря на нетрадиционен разпенващ агент, който обикновено се използва с полистиренови полимери.
Сложната смес от съставки беше използвана за формулиране на крайната фотополимерна смола и екипът започна работа по 3D отпечатване на няколко не толкова сложни CAD дизайна. Моделите бяха 3D отпечатани на Anycubic Photon в мащаб 1x и нагрявани при 200°C за до десет минути. Топлината разгражда разпенващия агент, активирайки пенообразуващото действие на смолата и разширявайки размера на моделите. При сравняване на размерите преди и след разширяване, изследователите изчисляват обемни разширения до 4000% (40x), изтласквайки 3D отпечатаните модели извън ограниченията на размерите на строителната плоча на Photon. Изследователите смятат, че тази технология може да се използва за леки приложения като аерокрила или помощни средства за плаваемост поради изключително ниската плътност на експандирания материал.
Време на публикуване: 30 септември 2024 г
