Японские ученые разработали многоразовую фотополимерную смолу для высокоточной 3D-печати, которая выдерживает многократные циклы переработки без потери качества и может использоваться в космических миссиях.
Технология стереолитографической 3D-печати (SLA) позволяет создавать изделия с высоким разрешением и отличной детализацией. Однако до недавнего времени главным недостатком этого метода была невозможность вторичной переработки используемых фотополимерных смол. После отверждения под воздействием ультрафиолета они образуют необратимые молекулярные связи, что делает бракованные или ненужные детали отходами, которые нельзя расплавить и использовать заново. Это создает проблемы как с экологической точки зрения, так и с экономической, особенно в условиях ограниченных ресурсов, например, при космических миссиях.
Исследовательская группа из Японии предложила решение этой проблемы. Ученым удалось создать фотоотверждаемую смолу, которая сохраняет способность к переработке без существенной потери качества на протяжении многих циклов использования.
В основе разработки лежит использование органического соединения антрацена, которое обладает свойством обратимой фотодимеризации. Это означает, что под действием света молекулы образуют поперечные связи, затвердевая и формируя трехмерную структуру, однако при нагревании эти связи разрушаются, и материал возвращается в исходное жидкое состояние. Основным отличием новой смолы является отсутствие в ее составе химических инициаторов — веществ, обычно запускающих реакцию полимеризации. Это упрощает состав, исключает загрязнение добавками и позволяет проводить переработку практически без остатка.
В ходе экспериментов команда протестировала два метода печати: однофотонную послойную микростереолитографию и более точную двухфотонную литографию. Оба метода показали высокую точность, сопоставимую с традиционными технологиями. Для проверки прочности и возможности повторного использования материала было проведено десять последовательных циклов печати, переплавки и создания новых объектов. Результаты подтвердили минимальную деградацию свойств смолы даже после многократных циклов, что выгодно отличает разработку от предыдущих попыток создания перерабатываемых полимеров, которые разрушались уже после одного-двух применений.
В настоящее время исследователи планируют адаптировать полученную смолу для крупномасштабной печати, а также работать над улучшением ее термостойкости и долговечности. В случае успеха данная технология может стать важным шагом для развития устойчивых производств как на Земле, так и в условиях космических экспедиций, где возможность повторного использования материалов имеет критическое значение.
Читайте также: Flashforge и Bambu Lab возглавили топ продаж 3D-принтеров на AliExpress в России.