Новий матеріал для 3D-друку, який збільшується в 40 разів

Якщо ви хочете створити велику структуру, вам потрібно спочатку виготовити багато деталей на 3D-принтері, перемістити їх, об'єднати й зварити. Але це може скоро змінитися.
Дослідницька група з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго розробляє смолу, обсяг якої в 40 разів перевищує її первинний об'єм, надрукований на 3D-принтері. Не тільки 3D-принтери, але й усі верстати, не можуть обробляти більше, ніж розмір верстата. Якщо ви хочете зробити великий об'єкт, вам потрібно десь розділити його на частини, а потім якось поєднати. Девід Вірт, Джонатан Покорськи та їх колеги з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго хотіли розробити розширювальну смолу, яку можна було б використовувати для друку великих об'єктів на недорогому, комерційно доступному 3D-принтері. Команда розробників заявила: «Ми розробили спінену фотополімерну смолу для виробництва, яку можна розширювати після друку, щоб отримати деталі, котрі в 40 разів перевищують їх первинний об'єм. Це дозволяє виготовляти конструкції, що значно перевищують обсяг збірки 3D-принтера, який їх виготовив».

Група San Diego вибрала 2-гідроксиетилметакрилат як основний полімерний матеріал, що використовується в 3D-принтерах. Він містить крос-лінкери, вони допомагають матеріалу триматися під час розширення. На наступному етапі їм довелося придумати оптимальну концентрацію фотоініціатора, а також вибрати відповідний спінений агент для з'єднання 2-гідроксиетилметакрилату. Команда використовувала нетрадиційний спінений агент, який зазвичай використовується разом з полістиролоподібними полімерами. Розширення відбувається завдяки бульбашкам вуглекислого газу з ді-трет-бутилдикарбонату, що утворюються по об'єму виробу. Ді-трет-бутилдикарбонат повинен добре розчинитися в рідкому полімері, щоб рівномірно розподілитися в майбутньому виробі.

Під час дослідження використовувався 3D-принтер Anycubic Photon. Розроблена модель, була надрукована й нагрівалася при 200°C протягом приблизно 10 хвилин. Повідомлялось, що обсяг збільшився до 4000% в порівнянні з тільки що 3D-надрукованим предметом. Спочатку вчені використовували формулу для 3D-друку порожнистої, ґратчастої сфери. Нагрівання сфери в печі призводило до того, що летючий компонент смоли пузирився у вигляді газу. Це створило пористий, полістирол- піноподібний матеріал, обсяг якого був в 40 разів більше, ніж в оригінального друкованого об'єкта. Потім були створені ще декілька моделей: гвинтовий вітрогенератор, корпус човна та інші. Вони були надруковані на 3D-принтері, а потім розширені до передбачуваного розміру. 

У статті, опублікованій в ACS Applied Materials & Interfaces, команда описує, як вони розробили смолу, параметри друку й деякі механічні властивості 3D-друкованих пін.
Дослідники вважають, що цей матеріал корисний в таких галузях, як будівництво й архітектура, аерокосмічна промисловість, енергетика й біомедицина. Оскільки він плаває на воді, його можна застосовувати для пристроїв левітації й рятувальних засобів.