De eerste fase van het onderzoek was gericht op het selecteren van een monomeer dat zou dienen als bouwsteen voor de polymeerhars. Het monomeer moest UV-uithardbaar zijn, een relatief korte uithardingstijd hebben en gewenste mechanische eigenschappen vertonen die geschikt zijn voor toepassingen met hogere spanningen. Nadat het team drie potentiële kandidaten had getest, kwam het uiteindelijk uit op 2-hydroxyethylmethacrylaat (we noemen het gewoon HEMA).
Toen het monomeer eenmaal was opgesloten, gingen de onderzoekers op zoek naar de optimale foto-initiatorconcentratie, samen met een geschikt blaasmiddel om de HEMA aan te koppelen. Twee soorten foto-initiatoren werden getest op hun bereidheid om uit te harden onder standaard UV-lampen van 405 nm, die gewoonlijk in de meeste SLA-systemen worden aangetroffen. De foto-initiatoren werden gecombineerd in een verhouding van 1:1 en bijgemengd in een gewichtspercentage van 5% voor het meest optimale resultaat. Het blaasmiddel – dat gebruikt zou worden om de uitzetting van de celstructuur van de HEMA te vergemakkelijken, met als gevolg 'schuimvorming' – was wat 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.
Het complexe mengsel van ingrediënten werd gebruikt om de uiteindelijke fotopolymeerhars te formuleren en het team ging aan de slag met het 3D-printen van een paar niet zo complexe CAD-ontwerpen. De modellen werden 3D-geprint op een Anycubic Photon op 1x schaal en gedurende maximaal tien minuten verwarmd op 200 ° C. De hitte ontleedde het blaasmiddel, waardoor de schuimende werking van de hars werd geactiveerd en de afmetingen van de modellen groter werden. Door de dimensies vóór en na de expansie te vergelijken, berekenden de onderzoekers volumetrische expansies tot 4000% (40x), waardoor de 3D-geprinte modellen voorbij de dimensionale beperkingen van de bouwplaat van de Photon kwamen. De onderzoekers denken dat deze technologie kan worden gebruikt voor lichtgewicht toepassingen zoals vleugels of drijfhulpmiddelen vanwege de extreem lage dichtheid van het geëxpandeerde materiaal.
Posttijd: 30 september 2024
