3Dプリントの拡張可能な樹脂

研究の第一段階は、ポリマー樹脂の構成要素となるモノマーの選定に重点を置きました。このモノマーは、紫外線硬化性で、硬化時間が比較的短く、高応力用途に適した望ましい機械的特性を示す必要がありました。研究チームは3つの候補物質を試験した後、最終的に2-ヒドロキシエチルメタクリレート（以下、HEMAと略します）に決定しました。

モノマーが確定すると、研究者たちはHEMAと組み合わせる最適な光開始剤濃度と適切な発泡剤の探索に着手しました。2種類の光開始剤について、ほとんどのSLAシステムに一般的に使用されている標準的な405nmの紫外線下での硬化性を試験しました。最適な結果を得るために、光開始剤は1:1の比率で配合し、重量比で5%の割合で混合しました。HEMAの細胞構造の拡張を促進し、「泡立ち」をもたらす発泡剤の選定は、少々難しかったです。試験した発泡剤の多くは不溶性であったり、安定化が困難だったりしましたが、最終的にチームは、ポリスチレンのようなポリマーで一般的に使用される非伝統的な発泡剤に落ち着きました。

複雑な成分混合物を用いて最終的なフォトポリマー樹脂を調合し、研究チームはそれほど複雑ではないCAD設計の3Dプリントに着手しました。モデルはAnycubic Photonを用いて等倍で3Dプリントされ、200℃で最大10分間加熱されました。加熱によって発泡剤が分解され、樹脂の発泡作用が活性化され、モデルのサイズが拡大しました。膨張前後の寸法を比較したところ、研究者らは最大4000%（40倍）の体積膨張を計算し、3DプリントモデルはPhotonのビルドプレートの寸法制限を超えました。研究者らは、この技術は膨張した材料の密度が極めて低いため、翼型や浮力補助装置などの軽量用途に活用できると考えています。