De eerste fase van het onderzoek was gericht op het selecteren van een monomeer dat als bouwsteen voor de polymeerhars zou dienen. Het monomeer moest UV-uithardend zijn, een relatief korte uithardingstijd hebben en de gewenste mechanische eigenschappen bezitten die geschikt zijn voor toepassingen met hogere belastingen. Na het testen van drie potentiële kandidaten koos het team uiteindelijk voor 2-hydroxyethylmethacrylaat (we noemen het gewoon HEMA).
Nadat het monomeer was ingesloten, gingen de onderzoekers op zoek naar de optimale concentratie foto-initiatoren en een geschikt blaasmiddel om de HEMA aan te koppelen. Twee soorten foto-initiatoren werden getest op hun bereidheid om uit te harden onder standaard 405 nm UV-licht, dat gebruikelijk is in de meeste SLA-systemen. De foto-initiatoren werden gecombineerd in een verhouding van 1:1 en toegevoegd in een verhouding van 5% op gewicht voor het meest optimale resultaat. Het blaasmiddel – dat zou worden gebruikt om de uitzetting van de celstructuur van de HEMA te vergemakkelijken, wat zou resulteren in 'schuimvorming' – was iets lastiger te vinden. Veel van de geteste middelen waren onoplosbaar of moeilijk te stabiliseren, maar het team koos uiteindelijk voor een niet-traditioneel blaasmiddel dat doorgaans wordt gebruikt met polystyreenachtige polymeren.
De complexe mix van ingrediënten werd gebruikt om de uiteindelijke fotopolymeerhars te formuleren en het team ging aan de slag met het 3D-printen van een aantal niet zo complexe CAD-ontwerpen. De modellen werden 3D-geprint op een Anycubic Photon op een schaal van 1x en tot tien minuten lang verhit tot 200 °C. De hitte ontbond het blaasmiddel, waardoor de schuimende werking van de hars werd geactiveerd en de modellen groter werden. Na vergelijking van de afmetingen vóór en na de expansie berekenden de onderzoekers volumetrische expansies tot 4000% (40x), waarmee de 3D-geprinte modellen de dimensionale beperkingen van de bouwplaat van de Photon overschreden. De onderzoekers denken dat deze technologie kan worden gebruikt voor lichtgewicht toepassingen zoals vleugelprofielen of drijfhulpmiddelen vanwege de extreem lage dichtheid van het geëxpandeerde materiaal.
Plaatsingstijd: 30-09-2024
