Den første fasen av studien fokuserte på å velge en monomer som skulle fungere som byggestein for polymerharpiksen. Monomeren måtte være UV-herdbar, ha en relativt kort herdetid og vise ønskelige mekaniske egenskaper som var egnet for applikasjoner med høyere belastning. Etter å ha testet tre potensielle kandidater, bestemte teamet seg til slutt for 2-hydroksyetylmetakrylat (vi kaller det bare HEMA).
Da monomeren var låst, satte forskerne seg fore å finne den optimale fotoinitiatorkonsentrasjonen sammen med et passende blåsemiddel for å pare HEMA med. To fotoinitiatorarter ble testet for å vurdere herdeevnen under standard 405 nm UV-lys som ofte finnes i de fleste SLA-systemer. Fotoinitiatorene ble kombinert i et 1:1-forhold og blandet inn med 5 vekt% for å oppnå det mest optimale resultatet. Blåsemidlet – som skulle brukes til å legge til rette for utvidelsen av HEMAs cellestruktur, noe som resulterte i «skumming» – var litt vanskeligere å finne. Mange av de testede midlene var uløselige eller vanskelige å stabilisere, men teamet bestemte seg til slutt for et ikke-tradisjonelt blåsemiddel som vanligvis brukes med polystyrenlignende polymerer.
Den komplekse blandingen av ingredienser ble brukt til å formulere den endelige fotopolymerharpiksen, og teamet begynte å jobbe med å 3D-printe noen ikke fullt så komplekse CAD-design. Modellene ble 3D-printet på en Anycubic Photon i 1x skala og varmet opp til 200 °C i opptil ti minutter. Varmen dekomponerte blåsemiddelet, aktiverte harpiksens skummende virkning og utvidet modellenes størrelse. Ved å sammenligne dimensjoner før og etter ekspansjon, beregnet forskerne volumetriske utvidelser på opptil 4000 % (40x), noe som presset de 3D-printede modellene forbi dimensjonsbegrensningene til Photons byggeplate. Forskerne mener at denne teknologien kan brukes til lette applikasjoner som profiler eller oppdriftsvester på grunn av den ekstremt lave tettheten til det ekspanderte materialet.
Publisert: 30. september 2024
