3-D-utskrift har drivit innovationer inom områden som sträcker sig från konst till flyg till medicin. Dock, det högenergiska ultravioletta (UV) ljuset som används i de flesta 3D-skrivare för att härda flytande hartser till fasta föremål begränsar teknikens tillämpningar. Härdning med synligt ljus, vilket skulle vara mer lämpligt för vissa användningsområden, som vävnadsteknik och mjuk robotik, är långsam. Nu, forskare som rapporterar in ACS Central Science har utvecklat fotopolymerhartser som ökar hastigheten för härdning av synligt ljus.

Med hjälp av datorstödd design, 3-D-tryckta objekt görs genom att ett material successivt skiktas till en 3-D-form, med varje lager stelnat eller "härdat" med UV-ljus. Att kunna använda synligt ljus för härdning skulle ha fördelar, inklusive reducerade kostnader, förbättrad biokompatibilitet, större ljusgenomträngningsdjup och minskad ljusspridning. Dessa attribut kan öppna upp nya applikationer för 3D-utskrift, som att göra ogenomskinliga kompositer, multimaterialstrukturer eller hydrogeler som innehåller levande celler. Dock, eftersom synligt ljus har lägre energi än UV, härdning med synligt ljus är för närvarande för långsam för att vara praktisk. Zachariah Page och kollegor ville hitta ett sätt att påskynda processen.

Forskarna utvecklade violett-, blå-, grön- och rödfärgade hartser som innehöll en monomer, en fotoredoxkatalysator (PRC), två medinitiatorer och ett opakmedel. När PRC absorberade synligt ljus från lysdioder, det katalyserade överföringen av elektroner mellan medinitiatorerna, som genererade radikaler som fick monomeren att polymerisera. Det ogenomskinliga medlet hjälpte till att begränsa härdningen till områden som träffades av ljus, vilket förbättrade rumslig upplösning. Den optimerade blandningen av komponenter gjorde det möjligt för forskarna att skriva ut styva och mjuka föremål med små egenskaper (mindre än 100 μm), mekanisk enhetlighet och bygghastigheter upp till 1,8 tum per timme.

Även om den bästa bygghastigheten fortfarande är mindre än hälften av den snabbaste hastigheten som erhålls med UV-ljus, det kan förbättras ytterligare genom att öka ljusintensiteten eller lägga till andra komponenter till hartset, säger forskarna.