La première phase de l'étude a consisté à sélectionner un monomère servant d'élément de base à la résine polymère. Ce monomère devait être polymérisable aux UV, présenter un temps de polymérisation relativement court et des propriétés mécaniques adaptées aux applications soumises à des contraintes élevées. Après avoir testé trois candidats potentiels, l'équipe a finalement opté pour le méthacrylate de 2-hydroxyéthyle (que nous appellerons simplement HEMA).
Une fois le monomère fixé, les chercheurs se sont attelés à la recherche de la concentration optimale de photo-initiateur et d'un agent gonflant approprié pour l'associer à l'HEMA. Deux photo-initiateurs ont été testés quant à leur capacité à polymériser sous des lampes UV standard de 405 nm, couramment utilisées dans la plupart des systèmes SLA. Les photo-initiateurs ont été combinés à parts égales et incorporés à une concentration de 5 % en poids pour un résultat optimal. Le choix de l'agent gonflant, destiné à faciliter l'expansion de la structure cellulaire de l'HEMA et à produire ainsi une mousse, s'est avéré plus complexe. Nombre des agents testés étaient insolubles ou difficiles à stabiliser, mais l'équipe a finalement opté pour un agent gonflant non conventionnel, généralement utilisé avec les polymères de type polystyrène.
Le mélange complexe d'ingrédients a servi à formuler la résine photopolymère finale, et l'équipe s'est attelée à l'impression 3D de quelques modèles CAO relativement simples. Ces modèles ont été imprimés en 3D sur une Anycubic Photon à l'échelle 1x et chauffés à 200 °C pendant dix minutes. La chaleur a décomposé l'agent gonflant, activant ainsi le moussage de la résine et augmentant la taille des modèles. En comparant les dimensions avant et après expansion, les chercheurs ont calculé des expansions volumiques allant jusqu'à 4 000 % (40x), dépassant ainsi les limites dimensionnelles du plateau d'impression de la Photon. Grâce à l'extrême faible densité du matériau expansé, cette technologie pourrait être utilisée pour des applications légères telles que des profils d'aile ou des flotteurs.
Date de publication : 30 septembre 2024
