Репортаж от Wedoany，Исследователи из Ноттингемского университета (University of Nottingham) и Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) разработали новую химическую систему смолы, которая подавляет перегрев, вызывающий деформацию и слияние деталей в процессе объёмного аддитивного производства методом вычислительной аксиальной литографии (CAL).

Процесс CAL позволяет отверждать целый 3D-объект за один раз, проецируя свет на вращающуюся ванну со смолой. Эта технология основана на радикальной полимеризации (FRP) для создания деталей, однако после запуска реакции она быстро выделяет тепло, вызывая эффект Троммсдорфа (гель-эффект). Этот самоусиливающийся цикл приводит к тому, что смола в более горячих областях отверждается быстрее и выделяет больше тепла, что искажает или сливает структурные элементы, которые должны оставаться независимыми. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что внедрение обратимой реакции присоединения-фрагментации с переносом цепи (RAFT) в обычную смолу для CAL значительно снижает неконтролируемое тепловыделение, которое ранее ограничивало точность и масштабируемость этой технологии.

Исследовательская группа протестировала обычную смолу для CAL — пентаэритритол тетраакрилат — и обнаружила, что напечатанные без добавления RAFT-агента детали нагревались на 59 градусов Цельсия в процессе полимеризации. При добавлении RAFT-агента на основе дитиобензоата под названием CPBD в количестве 0,1% повышение температуры снизилось до 27°C, а при добавлении 0,3% — до 3,5°C. Результаты тепловизионной и теневой визуализации показали, что смола без RAFT-агента демонстрировала чрезмерное отверждение в течение нескольких минут, тогда как смола с 0,2% RAFT-агента не проявляла признаков чрезмерного отверждения даже через две минуты после формирования объекта.

Данная химическая система также решает проблему тепловой плавучести — дефекта, вызванного тепловой конвекцией, приводящей к смещению деталей в процессе печати. При печати с использованием стандартной смолы FRP тестовый объект, состоящий из трёх сфер разного размера, слился в единое целое; при использовании состава с RAFT они сформировались как отдельные детали с правильным расстоянием, достигнув разрешения между элементами в 150 микрон. Авторы исследования также напечатали вложенные и взаимоблокирующиеся геометрические структуры и, используя сохранившиеся активные концевые группы RAFT-агента, привили дополнительное полимерное покрытие на готовые детали после печати. Исследовательская группа отмечает, что этот шаг может поддержать будущее многоматериальное производство.