3D打印后体积还能变大40倍，高膨胀发泡光敏树脂

2020年4月24日，南极熊从外媒获悉，来自加州大学圣地亚哥分校纳米工程系的研究人员团队，开发出了一种膨胀发泡树脂，可用于SLA 3D打印机。

这种树脂能够在紫外线固化后进行热诱导膨胀，可以制造出比打印机的打印尺寸大得多的零件。例如，你3D打印了一只熊大，那么就会变成熊大大大·······

3D打印的树脂球体，被加热后逐渐膨胀变大，照片由加州大学圣地亚哥分校提供

几何限制

使用现代制造技术（包括增材和减材）生产的零件通常受机器的工作空间或制造面积的限制。由于这个原因，大型机械系统需要由较小的零件组成，这些零件被紧固、焊接或粘合在一起。

研究人员以打破这些几何尺寸限制的束缚为目标，并列举了建筑、航空航天、能源和生物医学等技术要求高的领域的潜在应用。

3D打印可膨胀树脂

研究的第一阶段重点是选择一种单体作为聚合物树脂的组分。该单体必须可被紫外线固化，固化时间相对较短，并显示出适用于高应力应用的理想机械性能。该团队在测试了三个潜在的候选单体后，最终确定了2-羟乙基甲基丙烯酸酯（我们就叫它HEMA）。

锁定了单体之后，研究人员开始寻找最佳的光引发剂浓度和合适的发泡剂与HEMA配对。研究人员对两种光引发剂进行了测试，测试它们在标准的405纳米紫外光下的固化性，这种光引发剂在大多数SLA系统中普遍存在。光引发剂以1:1的比例组合，并以5%的重量混合，以获得最佳效果。发泡剂---用于促进HEMA细胞结构的膨胀，从而产生 "发泡"--是比较难找的。许多测试过的发泡剂都不溶于水或难以稳定，但研究小组最终确定了一种非传统的发泡剂，这种发泡剂通常用于聚苯乙烯类聚合物。

复杂的成分混合物被用来配制最终的光聚合物树脂，团队开始着手3D打印一些不太复杂的CAD设计。这些模型在Anycubic设备上3D打印，并在200℃的温度下加热长达10分钟。热量分解了发泡剂，激活了树脂的发泡作用，使模型的尺寸扩大。在比较膨胀前和膨胀后的尺寸后，研究人员计算出了高达4000%(40倍)的体积膨胀率，使3D打印的模型突破了Photon构建板的尺寸限制。由于膨胀材料的密度极低，研究人员认为这项技术可以用于轻量化的应用，如气浮膜或浮力辅助器等。

热处理前后的3D打印模型，照片由加州大学圣地亚哥分校提供。

该研究更多细节可以在论文 "Highly Expandable Foam for Lithographic 3D Printing" 中找到。该论文由David Wirth、Anna Jaquez、Sofia Gandarilla、Justin Hochberg、Derek Church和Jonathan Pokorski共同撰写。

编译自：3dprintingindustry