Onderzoekers van het Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hebben een nieuwe klasse materialen aangepast voor hun baanbrekende volumetrische 3D-printmethode die objecten vrijwel onmiddellijk produceert, het bereik van materiaaleigenschappen dat met de techniek kan worden bereikt aanzienlijk vergroot.

De klasse van materialen die zijn aangepast voor volumetrisch 3D-printen, worden thiol-eenharsen genoemd, en ze kunnen worden gebruikt met LLNL's volumetric additive manufacturing (VAM) -technieken, inclusief Computed Axial Lithography (CAL), die objecten produceert door lichtstralen met een 3D-patroon in een flesje hars te projecteren. De injectieflacon draait terwijl het licht de vloeibare hars uithardt tot een vaste stof op de gewenste punten in het volume, en de niet-uitgeharde hars wordt afgevoerd, het 3D-object binnen enkele seconden achterlaten.

Eerder, onderzoekers werkten met op acrylaat gebaseerde harsen die brosse en gemakkelijk breekbare objecten produceerden met behulp van het CAL-proces. Echter, de nieuwe harschemie, gecreëerd door het zorgvuldig uitbalanceren van drie verschillende soorten moleculen, is veelzijdiger en biedt onderzoekers een flexibele ontwerpruimte en een breder scala aan mechanische prestaties. Met thiol-eenharsen, onderzoekers waren in staat om stoer en sterk te bouwen, evenals rekbaar en flexibel, voorwerpen, met behulp van een aangepaste VAM-printer bij LLNL. Het werk is onlangs gepubliceerd in het tijdschrift Geavanceerde materialen en gemarkeerd in Natuur .

"Deze resultaten zijn een belangrijke stap in de richting van onze visie om het VAM-paradigma te gebruiken om de soorten materialen die kunnen worden gebruikt in lichtgestuurd 3D-printen aanzienlijk uit te breiden, " zei LLNL-ingenieur Maxim Shusteff, de hoofdonderzoeker van het werk en hoofd van een laboratoriumgericht onderzoeks- en ontwikkelingsproject op het gebied van de ontwikkeling van geavanceerde fotopolymeermaterialen.

In de krant, onderzoekers demonstreerden ook het eerste voorbeeld van een methode voor het ontwerpen van de 3D-energiedosis die in de hars wordt afgeleverd om deze te voorspellen en te meten, het succesvol printen van 3D-structuren in de thiol‐eenhars door middel van tomografische volumetrische additieve fabricage. De demonstratie creëert een gemeenschappelijke referentie voor gecontroleerde 3D-fabricage en voor het vergelijken van harssystemen, aldus onderzoekers.

Het team concludeerde dat het werk een "aanzienlijke vooruitgang" betekent voor volumetrische additieve productie terwijl ze werken aan hun doel om hoogwaardige geprinte technische polymeren te produceren, met bijzondere nadruk op het gebruik van thiol‐een materialen in biologische steigers. Thiol‐eenmaterialen zijn veelbelovend gebleken voor toepassingen zoals lijmen, elektronica en als biomaterialen, aldus onderzoekers.

"Door een niet-lineaire drempelrespons te implementeren in een breed scala van chemie, we zijn van plan om te printen met harsen zoals siliconen of andere materialen die functionaliteit verlenen, " zei LLNL materiaalingenieur Caitlyn Cook.

Door te bestuderen hoe de hars zich gedraagt ​​bij verschillende lichtdoseringen, onderzoekers voegden eraan toe dat ze de overeenkomst tussen computermodellen en experimenten willen verbeteren en fotochemisch gedrag willen toepassen op de computertomografiereconstructies die de 3D-modellen produceren die worden gebruikt om objecten te bouwen.