Selectieve olefine-metathese met dubbele golflengte 3D-printen (SWOMP) is een nieuwe techniek die de principes van fotopolymerisatie en olefine-metathese combineert om complexe driedimensionale structuren te creëren. Deze doorbraak in de 3D-printtechnologie heeft de aandacht van ingenieurs getrokken vanwege de unieke mogelijkheden en potentiële toepassingen op verschillende gebieden.

Bij het SWOMP-proces zijn twee verschillende golflengten van licht betrokken. De eerste golflengte, doorgaans in het zichtbare of nabij-infrarode spectrum, wordt gebruikt om de fotopolymerisatie van een lichtgevoelige hars te initiëren, waardoor vaste gebieden binnen de gedrukte structuur ontstaan. Tegelijkertijd wordt een tweede ultraviolette (UV) golflengte gebruikt om de in de hars aanwezige olefine-metathesekatalysatoren te activeren. Deze katalysatoren vergemakkelijken de herschikking van dubbele koolstof-koolstofbindingen, waardoor verknoping tussen aangrenzende polymeerketens mogelijk wordt.

De combinatie van deze twee golflengten resulteert in een uniek materiaalgedrag waarbij gebieden die aan beide golflengten worden blootgesteld zowel fotopolymerisatie als olefine-metathese ondergaan, waardoor sterke en stijve verknoopte netwerken worden gevormd. Gebieden die alleen aan zichtbaar of nabij-infrarood licht worden blootgesteld, stollen daarentegen alleen door fotopolymerisatie, wat resulteert in flexibelere segmenten. Dit selectieve dubbele uithardingsproces maakt het mogelijk structuren te creëren met ingewikkelde mechanische eigenschappen, waaronder verschillende graden van flexibiliteit en stijfheid binnen een enkele print.

De voordelen van SWOMP ten opzichte van traditionele 3D-printtechnieken zijn opmerkelijk:

Multi-materiaal printen:SWOMP maakt de integratie van verschillende olefine-metathesekatalysatoren in de hars mogelijk, waardoor de naadloze integratie van meerdere materialen binnen één print mogelijk is. Deze flexibiliteit biedt mogelijkheden voor het maken van objecten met op maat gemaakte eigenschappen, zoals gebieden met variërende hardheid, elasticiteit of zelfs zelfherstellende eigenschappen.

Verbeterde mechanische sterkte:De verknoping die wordt bereikt door olefine-metathese resulteert in verbeterde mechanische sterkte vergeleken met conventionele fotopolymerisatie alleen. Met SWOMP geprinte onderdelen vertonen een hogere treksterkte, taaiheid en weerstand tegen slijtage, waardoor ze geschikt zijn voor functionele en dragende toepassingen.

Biocompatibiliteit:De biocompatibele aard van olefine-metathesekatalysatoren en fotopolymeren die in SWOMP worden gebruikt, maakt de fabricage mogelijk van medische hulpmiddelen, weefselsteigers en andere biomedische componenten die voldoen aan strenge biocompatibiliteitsnormen.

Wat de toepassingen betreft, heeft SWOMP zijn potentieel op diverse terreinen al bewezen:

Zachte robotica:SWOMP kan zachte robotstructuren produceren die de flexibiliteit en het aanpassingsvermogen van biologische systemen nabootsen. Deze robots hebben toepassingen in minimaal invasieve chirurgie, revalidatie en mens-machine-interactie.

Microfluïdische systemen:SWOMP maakt de nauwkeurige fabricage van microfluïdische apparaten met ingewikkelde kanalen en functies mogelijk. Deze apparaten zijn cruciaal voor lab-on-a-chip-toepassingen, chemische synthese en screening van geneesmiddelen.

Lucht- en ruimtevaart:De hoge sterkte-gewichtsverhouding en het vermogen om mechanische eigenschappen aan te passen maken SWOMP geschikt voor lucht- en ruimtevaartcomponenten, inclusief lichtgewicht constructies en aerodynamische onderdelen.

Naarmate onderzoek en ontwikkeling in SWOMP zich blijven ontwikkelen, kunnen we verdere doorbraken en innovatieve toepassingen van deze veelzijdige 3D-printtechniek verwachten. Ingenieurs en onderzoekers verleggen de grenzen van wat mogelijk is en benutten de kracht van SWOMP om functionele, duurzame en complexe structuren te creëren die tegemoetkomen aan de uiteenlopende behoeften van verschillende industrieën.