První fáze studie se zaměřila na výběr monomeru, který by sloužil jako stavební blok polymerní pryskyřice. Monomer musel být vytvrditelný UV zářením, mít relativně krátkou dobu vytvrzování a vykazovat žádoucí mechanické vlastnosti vhodné pro aplikace s vyšším namáháním. Tým se po testování tří potenciálních kandidátů nakonec rozhodl pro 2-hydroxyethylmethakrylát (říkejme mu jednoduše HEMA).
Jakmile byl monomer uzamčen, vědci se vydali na cestu nalezení optimální koncentrace fotoiniciátoru spolu s vhodným nadouvadlem, které by HEMA spárovalo. Dva druhy fotoiniciátorů byly testovány na jejich ochotu vytvrzovat za standardního UV záření o vlnové délce 405 nm, které se běžně vyskytuje ve většině SLA systémů. Fotoiniciátory byly smíchány v poměru 1:1 a smíchány v množství 5 % hmotnostních pro dosažení nejoptimálnějšího výsledku. Nadouvadlo – které by se použilo k usnadnění expanze buněčné struktury HEMA, což by vedlo k „pěnění“ – bylo o něco složitější najít. Mnoho testovaných činidel bylo nerozpustných nebo obtížně stabilizovatelných, ale tým se nakonec rozhodl pro netradiční nadouvadlo, které se obvykle používá s polymery podobnými polystyrenu.
Komplexní směs ingrediencí byla použita k formulaci finální fotopolymerní pryskyřice a tým se pustil do 3D tisku několika méně složitých CAD návrhů. Modely byly 3D vytištěny na stroji Anycubic Photon v měřítku 1x a zahřívány při 200 °C po dobu až deseti minut. Teplo rozložilo nadouvadlo, aktivovalo pěnicí účinek pryskyřice a zvětšilo velikost modelů. Po porovnání rozměrů před a po expanzi vědci vypočítali objemovou expanzi až o 4000 % (40x), čímž 3D tištěné modely překonaly rozměrová omezení konstrukční desky Photonu. Vědci se domnívají, že tato technologie by mohla být díky extrémně nízké hustotě expandovaného materiálu použita pro lehké aplikace, jako jsou profily křídel nebo vztlakové pomůcky.
Čas zveřejnění: 30. září 2024
