Equipa de investigação anglo-americana desenvolve nova resina para inibir a cura excessiva na impressão 3D volumétrica

De acordo com pt.wedoany.com-Investigadores da Universidade de Nottingham, no Reino Unido, e da Universidade da Califórnia, em Berkeley, desenvolveram um novo sistema químico de resina que pode inibir o sobreaquecimento no processo de fabrico aditivo volumétrico por Litografia Axial Computacional (CAL), que causa deformações e fusão das peças.

O processo CAL cura um objeto 3D inteiro de uma só vez, projetando luz num tanque de resina rotativo. Esta tecnologia depende da polimerização radicalar (FRP) para construir peças, mas a reação, uma vez desencadeada, liberta calor rapidamente, provocando o efeito Trommsdorff (efeito gel). Este ciclo de auto-reforço faz com que a resina nas zonas mais quentes cure mais rapidamente e liberte mais calor, distorcendo ou fundindo características estruturais que deveriam permanecer independentes. A investigação, publicada na revista Nature Communications, mostra que a introdução da polimerização por transferência de cadeia reversível por adição-fragmentação (RAFT) na resina CAL comum reduz significativamente a libertação descontrolada de calor, um fenómeno que até agora limitava a precisão e a escalabilidade desta tecnologia.

A equipa de investigação testou a resina CAL comum — tetraacrilato de pentaeritritol — e descobriu que as peças impressas sem o agente RAFT registavam um aumento de temperatura de 59 graus Celsius durante a polimerização. Após a adição do agente RAFT do tipo ditiobenzoato, denominado CPBD, o aumento de temperatura caiu para 27 °C com uma adição de 0,1% e para 3,5 °C com uma adição de 0,3%. As imagens térmicas e de sombra mostraram que a resina sem o agente RAFT apresentava cura excessiva em poucos minutos, enquanto a resina com 0,2% de agente RAFT não apresentava cura excessiva dois minutos após a formação do objeto.

Este sistema químico também resolve o problema da flutuabilidade térmica — um defeito causado pela convecção induzida pelo calor que desloca as peças durante a impressão. Ao imprimir um objeto de teste composto por três esferas de diferentes tamanhos com resina FRP padrão, as esferas fundiram-se num único conjunto; com a formulação RAFT, formaram peças independentes e com o espaçamento correto, atingindo uma resolução entre características de 150 micrómetros. Os autores do estudo também imprimiram geometrias aninhadas e interligadas e, utilizando os grupos terminais ativos retidos pelo agente RAFT, enxertaram revestimentos poliméricos adicionais nas peças acabadas após a impressão. A equipa de investigação afirma que este passo pode apoiar o fabrico multimaterial no futuro.