Los investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han adaptado una nueva clase de materiales para su innovador método de impresión volumétrica en 3D que produce objetos casi al instante. ampliando enormemente la gama de propiedades del material que se pueden lograr con la técnica.

La clase de materiales adaptados para la impresión tridimensional volumétrica se denominan resinas de tiol-eno, y se pueden utilizar con las técnicas de fabricación aditiva volumétrica (VAM) de LLNL, incluida la litografía axial computarizada (CAL), que produce objetos proyectando haces de luz con patrones tridimensionales en un vial de resina. El vial gira mientras la luz cura la resina líquida en un sólido en los puntos deseados del volumen. y se escurre la resina sin curar, dejando atrás el objeto 3-D en cuestión de segundos.

Previamente, Los investigadores trabajaron con resinas a base de acrilato que producían objetos quebradizos y fácilmente rompibles mediante el proceso CAL. Sin embargo, la nueva química de la resina, creado a través del cuidadoso equilibrio de tres tipos diferentes de moléculas, es más versátil y proporciona a los investigadores un espacio de diseño flexible y una gama más amplia de rendimiento mecánico. Con resinas de tiol-eno, los investigadores pudieron construir duras y fuertes, así como estirable y flexible, objetos, utilizando una impresora VAM personalizada en LLNL. El trabajo fue publicado recientemente en la revista Materiales avanzados y resaltado en Naturaleza .

"Estos resultados son un paso clave hacia nuestra visión de usar el paradigma VAM para expandir significativamente los tipos de materiales que se pueden usar en la impresión 3-D impulsada por la luz, "dijo el ingeniero de LLNL Maxim Shusteff, investigador principal del trabajo y jefe de un proyecto de investigación y desarrollo dirigido por laboratorio en el desarrollo de materiales fotopoliméricos avanzados.

En el papel, Los investigadores también demostraron el primer ejemplo de un método para diseñar la dosis de energía 3-D suministrada a la resina para predecirla y medirla. imprimir con éxito estructuras 3-D en la resina de tiol-eno a través de la fabricación aditiva volumétrica tomográfica. La demostración crea una referencia común para la fabricación 3D controlada y para comparar sistemas de resina, dijeron los investigadores.

El equipo concluyó que el trabajo representa un "avance significativo" para la fabricación aditiva volumétrica a medida que trabajan hacia su objetivo de producir polímeros de ingeniería impresos de alto rendimiento. con especial énfasis en el uso de materiales de tiol-eno en andamios biológicos. Los materiales de Thiol-ene han demostrado ser prometedores para aplicaciones que incluyen adhesivos, electrónica y como biomateriales, dijeron los investigadores.

"Al implementar una respuesta de umbral no lineal en una amplia gama de químicas, planeamos imprimir con resinas como siliconas u otros materiales que imparten funcionalidad, ", dijo la ingeniera de materiales de LLNL, Caitlyn Cook.

Al estudiar cómo se comporta la resina a diferentes dosis de luz, Los investigadores agregaron que su objetivo es mejorar la concordancia entre los modelos computacionales y los experimentos y aplicar el comportamiento fotoquímico a las reconstrucciones de tomografía computarizada que producen los modelos 3-D utilizados para construir objetos.