I ricercatori del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) hanno adattato una nuova classe di materiali per il loro rivoluzionario metodo di stampa volumetrica 3D che produce oggetti quasi istantaneamente, ampliando notevolmente la gamma di proprietà dei materiali ottenibili con la tecnica.

La classe di materiali adattati per la stampa 3D volumetrica sono chiamati resine tiolo-ene, e possono essere utilizzati con le tecniche di produzione additiva volumetrica (VAM) di LLNL, inclusa litografia assiale computerizzata (CAL), che produce oggetti proiettando fasci di luce con motivi 3D in una fiala di resina. La fiala gira mentre la luce polimerizza la resina liquida in un solido nei punti desiderati nel volume, e la resina non polimerizzata viene drenata, lasciando indietro l'oggetto 3-D in pochi secondi.

In precedenza, i ricercatori hanno lavorato con resine a base di acrilato che producevano oggetti fragili e facilmente frangibili utilizzando il processo CAL. Però, la nuova chimica delle resine, creato attraverso l'attento bilanciamento di tre diversi tipi di molecole, è più versatile e offre ai ricercatori uno spazio di progettazione flessibile e una gamma più ampia di prestazioni meccaniche. Con resine tioliche, i ricercatori sono stati in grado di costruire robusti e resistenti, oltre che estensibile e flessibile, oggetti, utilizzando una stampante VAM personalizzata presso LLNL. Il lavoro è stato recentemente pubblicato sulla rivista Materiale avanzato ed evidenziato in Natura .

"Questi risultati sono un passo fondamentale verso la nostra visione di utilizzare il paradigma VAM per espandere significativamente i tipi di materiali che possono essere utilizzati nella stampa 3D guidata dalla luce, " ha affermato l'ingegnere LLNL Maxim Shusteff, ricercatore principale del lavoro e capo di un progetto di ricerca e sviluppo diretto dal laboratorio nello sviluppo di materiali fotopolimerici avanzati.

Nella carta, i ricercatori hanno anche dimostrato il primo esempio di un metodo per progettare la dose di energia 3D fornita nella resina per prevederla e misurarla, stampando con successo strutture 3D nella resina tiolo-ene attraverso la produzione additiva volumetrica tomografica. La dimostrazione crea un riferimento comune per la fabbricazione 3D controllata e per confrontare i sistemi di resina, ricercatori hanno detto.

Il team ha concluso che il lavoro rappresenta un "avanzamento significativo" per la produzione additiva volumetrica mentre lavorano verso il loro obiettivo di produrre tecnopolimeri stampati ad alte prestazioni, con particolare enfasi sull'uso di materiali tiolici negli scaffold biologici. I materiali tiolo-ene hanno mostrato risultati promettenti per applicazioni tra cui adesivi, elettronica e come biomateriali, ricercatori hanno detto.

"Implementando una risposta di soglia non lineare in un'ampia gamma di sostanze chimiche, prevediamo di stampare con resine come siliconi o altri materiali che conferiscono funzionalità, ", ha affermato l'ingegnere dei materiali LLNL Caitlyn Cook.

Studiando come si comporta la resina a diversi dosaggi di luce, i ricercatori hanno aggiunto che mirano a migliorare l'accordo tra i modelli computazionali e gli esperimenti e ad applicare il comportamento fotochimico alle ricostruzioni della tomografia computerizzata che producono i modelli 3D utilizzati per costruire gli oggetti.