Печать по рецепту: 3D-версия «всё в одном» для инженеров

Рецепты «все в одном» позволяют быстро и легко готовить блюда. А 3D-печать «все в одном» может сделать то же самое для аддитивного производства. Исследователи, опубликовавшие статью в журнале ACS Central Science, продемонстрировали новую смолу, которая одновременно создает твердые объекты и растворимые структурные опоры в зависимости от типа света, которому подвергается смола. Такой подход может расширить сферу применения 3D-печатных объектов, включая каркасы для тканевой инженерии, суставы и шарниры.

«Фотополимеризация в ванне известна своей быстрой печатью с высоким разрешением, но одним из самых нервных моментов после печати является ручное удаление опор для сложных переплетенных и выступающих структур, — говорит Максим Шустефф, один из авторов исследования. — Мы очень рады, что можем использовать простую химию для решения этой проблемы».

Полимеризация в ванне позволяет получать твердые 3D-объекты после того, как лучи света попадают на фотореактивные жидкие смолы. Этот метод 3D-печати быстрый и недорогой. Однако сложные объекты, созданные с помощью такой полимеризации, обычно требуют поддержки в виде временных лесов, которые прикрепляются, когда исходный объект погружается во вторую партию смолы.

Этот шаг увеличивает время и расходы на процесс, поскольку требуется дополнительная смола и усилия для удаления временных опор. Ученые разработали метод полимеризации в одной емкости, создав единую смолу, которая затвердевает в постоянный и растворимый материал при воздействии ультрафиолетового и видимого света соответственно. Они также создали специальный 3D-принтер, излучающий оба типа света, что позволило печатать объект и его опоры одновременно.

Для создания однокомпонентной смолы ученые смешали различные компоненты, включая акрилат/метакрилат и эпоксидные мономеры, а также фотореактивные вещества, поглощающие как видимый, так и ультрафиолетовый свет. Во время первых испытаний с фотореактивным веществом они заметили, что под видимым светом акрилатные мономеры затвердели и образовали растворимые опорные материалы на основе ангидрида. Под воздействием ультрафиолета, но не видимого света, эпоксидные мономеры затвердевали и превращались в постоянную часть объекта. Чтобы растворить вспомогательный материал, исследователи добавили объекты в раствор гидроксида натрия при комнатной температуре, и постоянный объект проявился в течение 15 минут. Важно отметить, что каркасы на основе ангидрида разлагались на нетоксичные соединения. В ходе последующих демонстраций нового подхода команда Шустеффа и Хуанга создавала все более сложные структуры: шашечную доску, крест, перекрещивающиеся кольца, шар в клетке и два шара в спирали.

Свежие материалы

Читайте еще