La primera fase de l'estudi es va centrar en la selecció d'un monòmer que actués com a element bàsic de la resina polimèrica. El monòmer havia de ser curable amb UV, tenir un temps de curació relativament curt i presentar unes propietats mecàniques desitjables adequades per a aplicacions amb estrès més elevat. L'equip, després de provar tres possibles candidats, finalment es va decidir pel metacrilat de 2-hidroxietil (l'anomenarem simplement HEMA).
Un cop fixat el monòmer, els investigadors es van proposar trobar la concentració òptima de fotoiniciador juntament amb un agent espumant adequat per aparellar l'HEMA. Es van provar dues espècies de fotoiniciadors per la seva disposició a curar sota llums UV estàndard de 405 nm, que es troben habitualment a la majoria de sistemes SLA. Els fotoiniciadors es van combinar en una proporció d'1:1 i es van barrejar al 5% en pes per obtenir el resultat més òptim. L'agent espumant, que s'utilitzaria per facilitar l'expansió de l'estructura cel·lular de l'HEMA, donant lloc a "escuma", va ser una mica més difícil de trobar. Molts dels agents provats eren insolubles o difícils d'estabilitzar, però l'equip finalment es va decidir per un agent espumant no tradicional que s'utilitza normalment amb polímers semblants al poliestirè.
La complexa barreja d'ingredients es va utilitzar per formular la resina de fotopolímer final i l'equip es va posar a treballar en la impressió 3D d'uns quants dissenys CAD no tan complexos. Els models es van imprimir en 3D en un Anycubic Photon a escala 1x i es van escalfar a 200 °C durant un màxim de deu minuts. La calor va descompondre l'agent espumant, activant l'acció escumant de la resina i expandint la mida dels models. En comparar les dimensions prèvies i posteriors a l'expansió, els investigadors van calcular expansions volumètriques de fins al 4000% (40x), superant els models impresos en 3D de les limitacions dimensionals de la placa de construcció del Photon. Els investigadors creuen que aquesta tecnologia es podria utilitzar per a aplicacions lleugeres com ara perfils aerodinàmics o ajudes a la flotabilitat a causa de la densitat extremadament baixa del material expandit.
Data de publicació: 30 de setembre de 2024
