Создан новый материал для 3D-печати без растворителей
Ученые из Университета Дьюка изобрели новый полимер для DLP-печати без растворителя. DLP — цифровая обработка света. Эта технология, широко используемая как в промышленных, так и в стоматологических приложениях, работает путем преобразования жидкой смолы в твердую деталь с помощью света, по сути, вытягивая твердые объекты из неглубокой емкости со смолой по одному слою за раз.
По данным Phys.org, основная проблема использования этого метода 3D-печати заключается в том, что смолы должны иметь низкую вязкость, почти как вода, чтобы нормально функционировать при высоком разрешении. Множество полимеров, которые могли бы быть полезны в DLP-печати, слишком твердые или вязкие. Чтобы довести их до нужной консистенции, нужно добавить в них растворители.
Добавление растворителей приводит к существенным недостаткам, таким как низкая точность размеров после печати из-за усадки детали (до 30%) в сочетании с остаточным напряжением, возникающим при испарении растворителя. Новый полимер помог устранить эти недостатки.
«Я хотела создать тонкий, маловязкий материал для DLP, который можно было бы использовать в разлагаемых медицинских устройствах. Потребовалось много попыток, но в конечном итоге мне удалось определить оптимальные мономеры и синтетическую технологию для создания полимера без растворителя, который можно использовать в DLP-принтере без какого-либо разбавления», — объясняет Мэдди Сигал из лаборатории Becker Lab в Университете Дьюка.
Сигал обнаружила, что тестовые детали вообще не давали усадки и не деформировались. В целом они были прочнее и долговечнее, чем те, что были изготовлены с использованием растворителей.
Чтобы создать новый материал, эксперт проанализировала структуру и свойства существующих смол, разработанных в лаборатории Becker Lab и других местах. Она изменила мономеры и длину цепи в пошаговом эмпирическом подходе для достижения желаемых полимеров с низкой вязкостью. По сути, она использовала подход «угадай и проверь», корректируя мономеры или «рецепты» полимера, пока не нашла работающую комбинацию. В общей сложности Сигал экспериментировала примерно с 60 различными комбинациями, прежде чем наконец создала тот продукт, на который надеялась.
Конечная цель Сигал — применить технологию к биоразлагаемым медицинским имплантатам. Некоторые материалы, используемые сегодня для изготовления временных медицинских имплантатов, не разлагаются и требуют многократных операций не только для их внедрения, но и для удаления. В своих исследованиях специалист стремится разработать имплантаты, которые могут разлагаться в организме под воздействием естественных процессов.
Устройства, изготовленные из нового материала, могут стать имплантатами будущего. Еще их можно использовать в качестве костного клея для временного скрепления переломов. Они также применимы в мягких робототехнических приложениях, где требуется мягкий, разлагаемый материал.
Тем временем в России создали технологию 3D-печати жаропрочных титановых сплавов.
