При помощи видимого света быстрая 3D-печать

3D-печать стимулировала инновации в самых разных областях, от искусства до авиакосмической и медицинской отраслей. Однако высокоэнергетический ультрафиолетовый (УФ) свет, используемый в большинстве 3D-принтеров для превращения жидких смол в твердые объекты, ограничивает возможности применения этой техники.

Отверждение при использовании видимого освещения, которое было бы более подходящим для некоторых применений, таких как тканевая инженерия и мягкая робототехника, происходит медленно.

Проблемы 3D-печати

Теперь исследователи из ACS Central Science разработали фотополимерные смолы, которые увеличивают скорость отверждения при видимом свете. С помощью компьютерного проектирования объекты, напечатанные на 3D-принтере, создаются путем последовательного наслоения материала в 3D-форму, при этом каждый слой затвердевает или «отверждается» с помощью УФ-излучения.

Возможность использовать видимое излучение для отверждения будет иметь особые преимущества, включая снижение стоимости, улучшенную биосовместимость, большую глубину проникновения света и меньшее его рассеяние. Эти атрибуты могут открыть новые области применения для 3D-печати, такие как создание непрозрачных композитов, многоматериальных структур или гидрогелей, содержащих живые клетки.

Однако, поскольку видимый свет имеет меньшую силу, чем УФ, отверждение в видимом свете в настоящее время происходит слишком медленно, чтобы быть практичным. Захария Пейдж и его коллеги хотели найти способ ускорить этот процесс.

Новый способ затвердевание

Исследователи разработали смолы фиолетового, синего, зеленого и красного цветов, которые содержат мономер, фотоокислительный катализатор (PRC), два соинициатора и матовый агент. Когда PRC поглощает видимый свет от светодиодов, он катализирует перенос электронов между соинициаторами, которые генерируют радикалы, вызывающие полимеризацию мономера.

Матовый агент помог ограничить отверждение участков, пораженных светом, что улучшило пространственное разрешение. Оптимизированное сочетание компонентов позволило исследователям печатать жесткие и мягкие объекты с мелкими деталями (менее 100 мкм), механической однородностью и скоростью сборки до 1,8 дюйма в час.

Исследователи говорят, что, хотя лучшая скорость сборки по-прежнему составляет менее половины максимальной скорости, полученной с использованием УФ-света, новую технологию можно улучшить, увеличив интенсивность света или добавив в смолу другие компоненты.