Un nuovo metodo di stampa 3D crea due materiali da un'unica resina
Il materiale innovativo risponde in modo diverso alla luce UV rispetto a quella visibile
Le ricette con una sola pentola rendono la preparazione dei pasti facile e veloce. E la stampa 3D con una sola pentola potrebbe fare lo stesso per la fabbricazione additiva. Ora, i ricercatori che hanno pubblicato su ACS Central Science hanno dimostrato una nuova resina che crea contemporaneamente oggetti solidi e supporti strutturali dissolvibili, a seconda del tipo di luce a cui la resina è esposta. Questo approccio potrebbe aumentare le applicazioni degli oggetti stampati in 3D, tra cui scaffold per l'ingegneria tissutale, articolazioni e cerniere.
Oggetti elaborati in più parti, come questa catena, possono essere stampati in 3D tutti insieme grazie a una nuova tecnica di polimerizzazione al tino.
Adapted from ACS Central Science 2025, DOI: 10.1021/acscentsci.5c00337
"La fotopolimerizzazione in vaschetta è nota per la sua stampa veloce e ad alta risoluzione, ma una delle parti più snervanti dopo la stampa è la rimozione manuale dei supporti per le intricate strutture a incastro e a sbalzo", afferma Maxim Shusteff, uno degli autori corrispondenti dello studio. "Siamo entusiasti di poter utilizzare la chimica semplice per risolvere questo problema".
La polimerizzazione in vaschetta produce oggetti 3D solidi dopo che fasci di luce brillano su resine liquide fotoreattive. Questo metodo di stampa 3D è in genere veloce e poco costoso. Tuttavia, gli oggetti intricati creati con la polimerizzazione al tino richiedono di solito supporti come impalcature temporanee, che vengono attaccate quando l'oggetto originale viene immerso in un secondo lotto di resina. Questa seconda fase aggiunge tempo e costi al processo, a causa della resina extra e dello sforzo supplementare necessario per rimuovere i supporti temporanei. Shusteff, Sijia Huang e colleghi hanno sviluppato un metodo one-pot di polimerizzazione al tino formulando un'unica resina che si indurisce in materiali permanenti e dissolvibili quando viene esposta rispettivamente ai raggi UV e alla luce visibile. Hanno inoltre creato una speciale stampante 3D che emette entrambi i tipi di luce, consentendo ai ricercatori di stampare contemporaneamente un oggetto e i suoi supporti.
Per creare la loro resina one-pot, i ricercatori hanno mescolato diversi componenti, tra cui monomeri acrilici/metacrilati ed epossidici, oltre a sostanze fotoreattive che assorbono sia la luce visibile che quella UV. Durante i test iniziali con la sostanza fotoreattiva, hanno osservato che alla luce visibile i monomeri di acrilato si solidificavano e formavano materiali di supporto dissolvibili a base di anidride. Alla luce UV, ma non alla luce visibile, i monomeri epossidici si sono induriti nella parte permanente dell'oggetto. Per sciogliere il materiale di supporto, i ricercatori hanno aggiunto gli oggetti a una soluzione di idrossido di sodio a temperatura ambiente e l'oggetto permanente è stato rivelato entro 15 minuti. È importante notare che le impalcature a base di anidride si sono degradate in composti non tossici.
Nelle successive dimostrazioni del nuovo approccio, il team di Shusteff e Huang ha creato strutture sempre più complesse: una scacchiera, una croce, anelli intrecciati, una palla in una gabbia e due palle in un'elica.
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