Stampa 3D a luce visibile ad alta risoluzione rapida

I RICERCATORI DEL TEXAS SVILUPPANO UNA NUOVA RESINA A LUCE VISIBILE “A POLIMERIZZAZIONE RAPIDA” PER COMPETERE CON LO SLA BASATO SU UV

Un team di ricercatori dell’Università del Texas ad Austin ha sviluppato una nuova resina fotopolimerica che rende la fotopolimerizzazione visibile ad alta risoluzione significativamente più veloce.

Il materiale pancromatico “a polimerizzazione rapida” è polimerizzabile in quattro diversi colori di luce – viola, blu, verde e rosso – e contiene un monomero, un catalizzatore fotoredox, due co-iniziatori e un agente opacizzante. Gli scienziati hanno affermato che la resina potrebbe essere integrabile con un’ampia gamma di additivi, compresi i composti biologici, aprendo forse la strada a un nuovo metodo di ingegneria dei tessuti e di produzione di dispositivi medici.

I sistemi di fotopolimerizzazione sono alimentati da uno dei due diversi tipi di motori di stampa: uno che emette luce UV e uno che emette luce visibile. I più comuni sistemi UV ad alta potenza tendono ad essere più veloci e precisi, ma sono limitati nella scelta dei materiali e nelle applicazioni successive. Le resine UV subiscono anche il degrado nel tempo e si prestano ad attenuazione per assorbimento e dispersione.

I sistemi di luce visibile a bassa potenza, d’altra parte, offrono opportunità per materiali biocompatibili, maggiori profondità di penetrazione della luce, costi inferiori e persino una ridotta dispersione della luce a scapito della velocità di polimerizzazione e della risoluzione delle caratteristiche. Pertanto, le innovazioni chimiche nello spettro della luce visibile potrebbero attingere al meglio di entrambi i mondi, consentendo nanocompositi ad alte prestazioni e strutture multimateriali con tutti i vantaggi della polimerizzazione UV.

La formulazione del team si è basata sul componente PCR che assorbe la luce visibile emessa dai LED, che catalizza quindi il processo di trasferimento di elettroni tra i due co-iniziatori. Questo trasferimento è ciò che genera radicali che inducono i singoli monomeri a polimerizzare e formare catene polimeriche. Secondo il documento, l’uso di un co-iniziatore sia carente di elettroni che ricco di elettroni è stato assolutamente determinante nel superare i limiti del tempo di cura nell’esperimento.

Durante la valutazione dell’effetto del materiale sulla risoluzione della parte, gli scienziati hanno scoperto che l’agente opacizzante aveva contribuito a limitare la polimerizzazione esclusivamente alle aree interessate dalle proiezioni, con conseguente miglioramento delle risoluzioni. Quando tutto è stato detto e fatto, il nuovo mix di ingredienti è stato utilizzato per stampare parti sia morbide che rigide con isotropia meccanica e dimensioni delle caratteristiche nella gamma inferiore a 100 micron.

Ancora più importante, le parti sono state costruite a velocità fino a 45 mm / h. Sebbene questo sia ancora significativamente più lento di molti sistemi basati su UV, le fasi successive dello studio comportano l’aumento dell’intensità della luce e l’aggiunta di ulteriori componenti per migliorare la velocità di polimerizzazione della resina. Il lavoro segna un considerevole passo avanti nel consentire alla tecnologia della luce visibile di competere con il rendimento della stampa 3D UV, con il potenziale per la bio-stampa e la stampa composita appena oltre l’orizzonte.

Ulteriori dettagli dello studio possono essere trovati nel documento intitolato ” Stampa 3D a luce visibile ad alta risoluzione rapida “. È co-autore di Dowon Ahn, Lynn M. Stevens, Kevin Zhou e Zachariah A. Page.

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