Forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) har anpassat en ny klass av material för deras banbrytande volymetriska 3D-utskriftsmetod som producerar objekt nästan omedelbart, avsevärt utöka utbudet av materialegenskaper som kan uppnås med tekniken.

Klassen av material anpassade för volymetrisk 3D-utskrift kallas tiolenhartser, och de kan användas med LLNL:s volymetriska additiv tillverkningsteknik (VAM), inklusive Computed Axial Lithography (CAL), som producerar föremål genom att projicera strålar av 3-D-mönstrat ljus in i en flaska med harts. Flaskan snurrar när ljuset härdar det flytande hartset till en fast substans vid önskade punkter i volymen, och det ohärdade hartset dräneras, lämnar 3D-objektet bakom sig på några sekunder.

Tidigare, forskare arbetade med akrylatbaserade hartser som producerade spröda och lättbrytbara föremål med hjälp av CAL-processen. Dock, den nya hartskemin, skapas genom noggrann balansering av tre olika typer av molekyler, är mer mångsidig och ger forskare ett flexibelt designutrymme och ett bredare utbud av mekanisk prestanda. Med tiolenhartser, forskare kunde bygga tuffa och starka, samt töjbar och flexibel, objekt, använder en anpassad VAM-skrivare på LLNL. Verket publicerades nyligen i tidskriften Avancerade material och markeras i Natur .

"Dessa resultat är ett viktigt steg mot vår vision att använda VAM-paradigmet för att avsevärt utöka de typer av material som kan användas i ljusdriven 3-D-utskrift, " sa LLNL ingenjör Maxim Shusteff, verkets huvudutredare och chef för ett Laboratory Directed Research &Development-projekt inom avancerad fotopolymermaterialutveckling.

I tidningen, forskare visade också det första exemplet på en metod för att designa den 3D-energidos som levereras till hartset för att förutsäga och mäta den, framgångsrikt skriva ut 3D-strukturer i tiolenhartset genom tomografisk volymetrisk tillsatstillverkning. Demonstrationen skapar en gemensam referens för kontrollerad 3D-tillverkning och för att jämföra hartssystem, sa forskare.

Teamet drog slutsatsen att arbetet representerar ett "betydande framsteg" för volymetrisk additiv tillverkning när de arbetar mot sitt mål att producera högpresterande tryckta tekniska polymerer, med särskild tonvikt på användning av tiolenmaterial i biologiska byggnadsställningar. Tiolenmaterial har visat sig lovande för applikationer inklusive lim, elektronik och som biomaterial, sa forskare.

"Genom att implementera ett icke-linjärt tröskelsvar i ett brett spektrum av kemier, vi planerar att trycka med hartser som silikoner eller andra material som ger funktionalitet, " sa LLNL materialingenjör Caitlyn Cook.

Genom att studera hur hartset beter sig vid olika ljusdoser, forskare tillade att de syftar till att förbättra överensstämmelsen mellan beräkningsmodeller och experiment och tillämpa fotokemiskt beteende på de datortomografirekonstruktioner som producerar 3D-modellerna som används för att bygga objekt.