Prelomový materiál výrazne zjednoduší a zrýchli 3D tlač

Tradičné metódy 3D tlače, hoci sú inovatívne, čelia významnej výzve: potrebe dočasných podporných štruktúr. Tieto štruktúry, ktoré sa vyrábajú z rovnakého materiálu ako finálny produkt, sa musia po dokončení tlače ručne odstraňovať. Tento proces je nielen časovo náročný a vyžaduje si precíznosť, ale zároveň generuje značné množstvo nerecyklovateľného odpadu. Odhady naznačujú, že až 33 % všetkých 3D tlačených podporných štruktúr končí ako odpad na skládkach, čo predstavuje značnú environmentálnu záťaž. 

Výskumníci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) vyvinuli novú svetlocitlivú živicu, ktorá ponúka elegantné riešenie tohto problému. Táto živica má unikátnu dvojakú povahu: pri vystavení ultrafialovému (UV) svetlu sa jej monomérne zložky (IBOA a EPOX) pevne spoja, čím vytvoria tvrdú a odolnú pevnú látku. Naopak, pri vystavení viditeľnému svetlu (napríklad z bežnej LED diódy) tá istá živica stuhne do mäkšej formy s voľnejšie prepojenými vláknami.

^{Zdroj Foto: Nicholas Diaco et al. (2025)}

Táto mäkká pevná látka sa potom ľahko rozpúšťa v jemných rozpúšťadlách, ako je detský olej, alebo dokonca v samotnej pôvodnej tekutej živici. Počiatočné laboratórne testy potvrdili funkčnosť živice, avšak pri použití v reálnych 3D tlačiarňach s nižšou intenzitou LED svetla sa tvrdé časti nedokázali udržať. Tento problém bol prekonaný pridaním tretej zložky, špeciálneho "prepojovacieho monoméru" (3,4-epoxycyklohexylmethyl akrylát, alebo ECHA), ktorý zabezpečil pevné spojenie pod UV svetlom.

Vďaka tejto modifikovanej živici môžu vedci tlačiť hlavný objekt aj jeho podporné štruktúry súčasne, pričom používajú rôzne svetelné vzory. Po dokončení tlače sa štruktúra jednoducho ponorí do roztoku, ktorý rozpustí podporné časti, čím sa eliminuje potreba ručného odstraňovania. Významnou výhodou tohto prístupu je, že rozpustený materiál môže byť recyklovaný a opätovne použitý na ďalšie tlačové úlohy, čo výrazne znižuje odpad a zvyšuje udržateľnosť celého procesu.

Táto metóda bola nazvaná selektívna rozpustnosť vatovej fotopolymerizácie (SSVP). Metóda SSVP už bola úspešne použitá na 3D tlač zložitých tvarov, ako sú ozubené prevody, mriežky a dokonca aj miniatúrny dinosaurus vo vnútri rozpustného vajíčka – dizajny, ktoré by boli s tradičnými metódami takmer nemožné vytvoriť bez vzniku odpadu. Štúdia o tomto prelomovom objave bola publikovaná v prestížnom časopise Advanced Materials Technologies.  

Táto inovácia spočíva v inteligentnom materiáli s duálnou reakciou na svetlo, čo umožňuje zásadnú zmenu v post-procesingu. Schopnosť selektívne rozpúšťať podpory bez poškodenia hlavného objektu vedie k zníženiu nákladov, času a odpadu. To naznačuje, že budúcnosť výroby môže byť čoraz viac závislá od vývoja materiálov s programovateľnými vlastnosťami, ktoré zjednodušujú a zefektívňujú celý výrobný reťazec.

Zdroj: zmescience.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}