La première phase de l’étude visait à sélectionner un monomère qui servirait de base à la résine polymère. Le monomère devait être durcissable aux UV, avoir un temps de durcissement relativement court et présenter des propriétés mécaniques souhaitables adaptées aux applications à contraintes plus élevées. L'équipe, après avoir testé trois candidats potentiels, a finalement opté pour le méthacrylate de 2-hydroxyéthyle (nous l'appellerons simplement HEMA).
Une fois le monomère verrouillé, les chercheurs ont cherché la concentration optimale de photoinitiateur ainsi qu’un agent gonflant approprié auquel associer l’HEMA. Deux espèces de photoinitiateurs ont été testées pour déterminer leur capacité à durcir sous des lampes UV standard de 405 nm, que l'on trouve couramment dans la plupart des systèmes SLA. Les photoinitiateurs ont été combinés dans un rapport 1:1 et mélangés à raison de 5 % en poids pour un résultat optimal. L'agent gonflant – qui serait utilisé pour faciliter l'expansion de la structure cellulaire de l'HEMA, entraînant une « mousse » – était un peu plus difficile à trouver. La plupart des agents testés étaient insolubles ou difficiles à stabiliser, mais l'équipe a finalement opté pour un agent gonflant non traditionnel généralement utilisé avec des polymères de type polystyrène.
Le mélange complexe d'ingrédients a été utilisé pour formuler la résine photopolymère finale et l'équipe s'est mise à travailler sur l'impression 3D de quelques conceptions CAO pas si complexes. Les modèles ont été imprimés en 3D sur un Anycubic Photon à l’échelle 1x et chauffés à 200°C pendant dix minutes maximum. La chaleur décomposait l'agent gonflant, activant l'action moussante de la résine et augmentant la taille des modèles. En comparant les dimensions avant et après expansion, les chercheurs ont calculé des expansions volumétriques allant jusqu'à 4 000 % (40x), poussant les modèles imprimés en 3D au-delà des limites dimensionnelles de la plaque de construction du Photon. Les chercheurs pensent que cette technologie pourrait être utilisée pour des applications légères telles que les ailes ou les aides à la flottabilité en raison de la densité extrêmement faible du matériau expansé.
Heure de publication : 30 septembre 2024
