Готовить в одной кастрюле — быстро и удобно. Теперь то же самое возможно и в 3D-печати.

Ученые представили новый тип смолы, которая под разным светом создает либо прочный объект, либо растворимую подпорку. Это открывает новые возможности для печати сложных структур — от медицинских имплантов до шарнирных механизмов.

Результаты опубликованы в ACS Central Science.

Фотополимеризация в ванне — быстрый и точный метод, но самое нервное — удалять поддерживающие конструкции после печати, — говорит Максим Шустефф, один из авторов исследования. — Мы рады, что нашли простое химическое решение.

Обычно при таком методе печати объект погружают в жидкую смолу, которая затвердевает под светом. Но если у модели есть нависающие части, приходится печатать временные опоры — а потом вручную их снимать. Это долго, дорого и не всегда удобно. Команда Шустеффа и Сыцзя Хуан разработала смолу, которая под ультрафиолетом превращается в прочный материал, а под обычным светом — в растворимую подпорку. Они даже собрали принтер, который светит двумя типами лучей одновременно, печатая и объект, и опоры за один заход.

В основе смолы — акрилаты, эпоксидные мономеры и светочувствительные компоненты. Под видимым светом акрилаты образуют подпорки, которые потом легко растворяются в щелочи. А УФ-лучи заставляют эпоксидные мономеры затвердевать в постоянную часть модели. Важно, что при растворении опоры распадаются на безвредные вещества.

Ученые протестировали метод на сложных формах: шахматной доске, кресте, сцепленных кольцах, шаре в клетке и двойной спирали.

Этот метод:

• Упрощает процесс — не нужно возиться с удалением опор.
• Снижает затраты — меньше смолы и времени на постобработку.
• Расширяет возможности — теперь можно печатать сложные подвижные конструкции без риска повредить их при очистке.
  Особенно полезно для медицины (импланты, каркасы для тканей) и микроинженерии (шарниры, механизмы).

Пока неясно, как метод поведет себя с очень крупными объектами — возможно, потребуется доработка состава смолы для устойчивости. Кроме того, щелочной раствор для растворения опор подходит не для всех материалов, что может ограничить применение.

Ранее мы опубликовали 10 инновационных трендов в химической промышленности.