Schiuma altamente espandibile per la stampa litografica 3D

I RICERCATORI SVILUPPANO RESINA ESPANSA ALTAMENTE ESPANDIBILE PER LA STAMPA 3D SLA

Un team di ricercatori del Dipartimento di NanoEngineering della UC San Diego ha sviluppato una resina schiumogena espandibile per l’uso con le stampanti 3D SLA.

La resina, che è in grado di indurire post-indurimento con dilatazione UV, consente la produzione di parti significativamente più grandi del volume di costruzione della stampante utilizzata per fabbricarle.

La produzione di pezzi mediante moderne tecniche di fabbricazione, sia additiva che sottrattiva, è generalmente limitata dallo spazio di lavoro o dall’area di costruzione della macchina. Per questo motivo, i grandi sistemi meccanici tendono a comprendere parti più piccole che vengono fissate, saldate o incollate insieme.

I ricercatori hanno iniziato con l’obiettivo di rompere le restrizioni di queste limitazioni geometriche, citando potenziali applicazioni in campi tecnologicamente impegnativi come architettura, aerospaziale, energia e biomedicina.

La prima fase dello studio si è concentrata sulla selezione di un monomero che fungerebbe da blocco per la resina polimerica. Il monomero doveva essere polimerizzabile ai raggi UV, avere un tempo di indurimento relativamente breve e mostrare proprietà meccaniche desiderabili adatte ad applicazioni con sollecitazioni più elevate. Il team, dopo aver testato tre potenziali candidati, alla fine ha optato per il 2-idrossietilmetacrilato (lo chiameremo semplicemente HEMA).

Una volta bloccato il monomero, i ricercatori hanno deciso di trovare la concentrazione ottimale di fotoiniziatore insieme a un agente espandente appropriato per accoppiare l’HEMA. Sono state testate due specie di fotoiniziatori per la loro volontà di curare con le lampade UV standard da 405 nm che si trovano comunemente nella maggior parte dei sistemi SLA. I fotoiniziatori sono stati combinati in un rapporto 1: 1 e miscelati al 5% in peso per il risultato ottimale. L’agente espandente – che sarebbe stato utilizzato per facilitare l’espansione della struttura cellulare dell’HEMA, con conseguente “formazione di schiuma” – è stato un po ‘più difficile da trovare. Molti degli agenti testati erano insolubili o difficili da stabilizzare, ma il team alla fine si è basato su un agente espandente non tradizionale tipicamente utilizzato con polimeri simili al polistirene.

La complessa miscela di ingredienti è stata utilizzata per formulare la resina fotopolimerica finale e il team ha iniziato a lavorare sulla stampa 3D di alcuni progetti CAD non così complessi. I modelli sono stati stampati in 3D su un fotone anycubic in scala 1x e riscaldati a 200 ° C per un massimo di dieci minuti. Il calore ha decomposto l’agente espandente, attivando l’azione schiumogena della resina ed espandendo le dimensioni dei modelli. Confrontando le dimensioni pre e post-espansione, i ricercatori hanno calcolato espansioni volumetriche fino al 4000% (40x), spingendo i modelli stampati in 3D oltre i limiti dimensionali della piastra di costruzione del Photon. I ricercatori ritengono che questa tecnologia potrebbe essere utilizzata per applicazioni leggere come alari o ausili di galleggiamento a causa della densità estremamente bassa del materiale espanso.

Ulteriori dettagli dello studio sono disponibili nel documento intitolato ” Schiuma altamente espandibile per la stampa litografica 3D “. È co-autore di David Wirth, Anna Jaquez, Sofia Gandarilla, Justin Hochberg, Derek Church e Jonathan Pokorski.

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