勞倫斯·利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LLNL)的研究人員為其突破性的體積3D打印方法改編了新型材料，該方法幾乎可以立即生產(chǎn)物體，從而大大擴(kuò)展了該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的材料性能范圍。

適用于體積3-D打印的一類材料稱為硫醇-烯樹(shù)脂，它們可與LLNL的體積增材制造(VAM)技術(shù)一起使用，包括計(jì)算機(jī)軸向光刻(CAL)，該技術(shù)通過(guò)投射3-光束來(lái)產(chǎn)生物體D形圖案的光進(jìn)入樹(shù)脂小瓶中。當(dāng)光線將液體樹(shù)脂在體積中的所需位置固化為固體時(shí)，小瓶旋轉(zhuǎn)，然后將未固化的樹(shù)脂排干，在短短幾秒鐘內(nèi)將3-D物體留下。

以前，研究人員使用丙烯酸酯基樹(shù)脂進(jìn)行工作，這種丙烯酸酯基樹(shù)脂通過(guò)CAL工藝可產(chǎn)生易碎且易碎的物體。但是，通過(guò)仔細(xì)平衡三種不同類型的分子而創(chuàng)建的新樹(shù)脂化學(xué)功能更加廣泛，為研究人員提供了靈活的設(shè)計(jì)空間和更廣泛的機(jī)械性能。使用硫醇烯樹(shù)脂，研究人員能夠使用LLNL的定制VAM打印機(jī)來(lái)構(gòu)建堅(jiān)韌，堅(jiān)固，可拉伸和柔性的物體。這項(xiàng)工作最近發(fā)表在《高級(jí)材料》雜志上，并在《自然》雜志上進(jìn)行了重點(diǎn)介紹。

LLNL工程師Maxim Shusteff表示：“這些結(jié)果是我們使用VAM范式大幅擴(kuò)展可用于光驅(qū)動(dòng)3D打印的材料類型的愿景的關(guān)鍵一步。”先進(jìn)的光敏聚合物材料開(kāi)發(fā)的實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)研究與開(kāi)發(fā)項(xiàng)目。

在論文中，研究人員還演示了設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)到樹(shù)脂中的3-D能量劑量以進(jìn)行預(yù)測(cè)和測(cè)量的方法的第一個(gè)示例，該方法通過(guò)層析X射線照相體積添加劑制造成功地在硫醇樹(shù)脂中印刷了3-D結(jié)構(gòu)。研究人員說(shuō)，該演示為受控3D制造和比較樹(shù)脂系統(tǒng)提供了通用參考。

研究小組得出結(jié)論，這項(xiàng)工作代表著批量增材制造的“重大進(jìn)步”，因?yàn)樗麄兂鴮?shí)現(xiàn)高性能印刷工程聚合物的目標(biāo)邁進(jìn)，尤其強(qiáng)調(diào)了在生物支架中使用硫醇材料。研究人員說(shuō)，硫醇材料在粘合劑，電子產(chǎn)品和生物材料等應(yīng)用中都顯示出了希望。

LLNL材料工程師Caitlyn Cook說(shuō)：“通過(guò)將非線性閾值響應(yīng)應(yīng)用于廣泛的化學(xué)領(lǐng)域，我們計(jì)劃使用有機(jī)硅等樹(shù)脂或其他賦予功能的材料進(jìn)行印刷。”

通過(guò)研究樹(shù)脂在不同光劑量下的行為，研究人員補(bǔ)充說(shuō)，他們的目的是改善計(jì)算模型與實(shí)驗(yàn)之間的一致性，并將光化學(xué)行為應(yīng)用于計(jì)算機(jī)斷層攝影術(shù)重建過(guò)程中，以生成用于構(gòu)建物體的3-D模型。