La primera fase del estudio se centró en seleccionar un monómero que sirviera como componente básico de la resina polimérica. El monómero debía ser fotopolimerizable, tener un tiempo de curado relativamente corto y presentar propiedades mecánicas adecuadas para aplicaciones de alta exigencia. Tras probar tres candidatos potenciales, el equipo se decantó finalmente por el metacrilato de 2-hidroxietilo (que denominaremos HEMA).
Una vez fijado el monómero, los investigadores se propusieron encontrar la concentración óptima de fotoiniciador junto con un agente espumante adecuado para combinar con el HEMA. Se probaron dos tipos de fotoiniciadores para evaluar su capacidad de curado bajo luces UV estándar de 405 nm, que se encuentran comúnmente en la mayoría de los sistemas SLA. Los fotoiniciadores se combinaron en una proporción 1:1 y se mezclaron al 5 % en peso para obtener el resultado óptimo. El agente espumante, que se usaría para facilitar la expansión de la estructura celular del HEMA, dando como resultado la formación de espuma, fue un poco más difícil de encontrar. Muchos de los agentes probados eran insolubles o difíciles de estabilizar, pero el equipo finalmente optó por un agente espumante no tradicional que se usa típicamente con polímeros similares al poliestireno.
La compleja mezcla de ingredientes se utilizó para formular la resina fotopolimérica final, y el equipo se puso manos a la obra con la impresión 3D de algunos diseños CAD no tan complejos. Los modelos se imprimieron en 3D en una Anycubic Photon a escala 1x y se calentaron a 200 °C durante un máximo de diez minutos. El calor descompuso el agente espumante, activando la acción espumante de la resina y expandiendo el tamaño de los modelos. Al comparar las dimensiones antes y después de la expansión, los investigadores calcularon expansiones volumétricas de hasta un 4000 % (40x), lo que llevó a los modelos impresos en 3D más allá de las limitaciones dimensionales de la plataforma de construcción de la Photon. Los investigadores creen que esta tecnología podría utilizarse para aplicaciones ligeras, como perfiles aerodinámicos o dispositivos de flotación, debido a la densidad extremadamente baja del material expandido.
Fecha de publicación: 30 de septiembre de 2024
