Este protocolo permite ajustar de forma independiente las propiedades a granel e interfaciales de los materiales impresos en 3D. Esto proporciona una mayor flexibilidad para diseñar y fabricar materiales complejos impresos en 3D. Esta técnica no requiere condiciones de reacción estrictas y se puede realizar utilizando equipos disponibles comercialmente.
Como resultado, esta técnica hace que sea significativamente más fácil fabricar materiales complejos impresos en 3D. Para comenzar, prepare la resina a granel pesando 0,36 gramos de BTPA en un vial ámbar limpio de 50 mililitros. Añadir 13,63 mililitros de diacrilato de polietilenglicol y 14,94 mililitros de DMAm al vial de ámbar utilizando una micropipeta.
En un vial de vidrio limpio separado de 20 mililitros cubierto con papel de aluminio, agregue 0.53 gramos de TPO. Usando una micropipeta, agregue 10 mililitros de DMAm al vial de vidrio de 20 mililitros que contiene el TPO y selle el vial con la tapa. Homogeneice completamente la solución de TPO en DMAm mezclando con un mezclador de vórtice durante 10 segundos y luego utilizando un baño sónico de laboratorio estándar para sonicar la mezcla durante 2 minutos a temperatura ambiente.
Usando una pipeta de vidrio y una bombilla de pipeta de goma, transfiera la solución del vial de vidrio de 20 mililitros al vial de ámbar de 50 mililitros y selle el vial con una tapa y una película de plástico moldeable. Agite suavemente el vial de ámbar de 50 mililitros y luego coloque el vial en un baño sónico durante 2 minutos a temperatura ambiente para asegurarse de que la mezcla sea homogénea. Coloque el vial ámbar sellado lleno de resina a granel en una campana extractora de humos para su uso posterior.
Prepare la resina superficial como se describió anteriormente para la preparación de la resina a granel. Después de preparar la resina superficial, coloque el vil ámbar sellado lleno de resina superficial en una campana extractora de humos para su uso posterior. Para realizar la impresión 3D, vierta la resina a granel previamente preparada en la cuba de la impresora 3D, asegurándose de que la solución cubra completamente la película inferior en la cuba sin burbujas de aire u otras inhomogeneidades, y luego cierre la caja de la impresora 3D.
Navegue por el USB utilizando la pantalla de la impresora 3D y seleccione el archivo de modelo cortado haciendo clic en el botón reproducir triangular para comenzar el proceso de impresión 3D. Al observar la pantalla de la impresora 3D, tome nota cuidadosamente del número de capas impresas y detenga el programa de impresión presionando el botón Pausa de dos líneas verticales durante la impresión 3D de la última capa del sustrato base. Retire toda la etapa de construcción y enjuague suavemente la etapa de construcción y el material impreso con etanol 100% sin desnaturalizar de una botella de lavado durante 10 segundos para eliminar la resina a granel residual del material impreso en 3D y la etapa de construcción.
Con aire comprimido, seque suavemente el material impreso en 3D y cree la etapa para eliminar el etanol residual y luego vuelva a insertar la etapa de construcción en la impresora 3D. Retire la cuba de la impresora 3D y vierta la resina a granel restante en un vil ámbar, y almacene la vil en un lugar fresco y oscuro. Usando etanol 100% sin desnaturalizar de una botella de lavado, enjuague cuidadosamente la cuba para eliminar cualquier resina a granel residual.
Seque la cuba con una corriente de aire comprimido para eliminar cualquier residuo de etanol y vuelva a insertar la cuba en la impresora 3D. Para realizar la funcionalización de la superficie, vierta la resina de superficie previamente preparada en la cuba de la impresora 3D, asegurándose de que la solución cubra completamente la película inferior sin burbujas de aire u otras inhomogeneidades, y luego cierre la caja de la impresora 3D. Reanude el programa de impresión 3D haciendo clic en el botón Reproducir del triángulo para permitir que se produzca el patrón de superficie predeterminado.
Una vez que se haya completado el programa de impresión, retire la etapa de construcción de la impresora 3D y lávela durante 10 segundos con etanol 100% sin desnaturalizar utilizando una botella de lavado para eliminar la resina superficial residual del material impreso en 3D y la etapa de construcción. Con aire comprimido, seque suavemente el material impreso en 3D y cree la etapa para eliminar el etanol residual. Mientras aún está unido a la etapa de construcción, cure el material invirtiendo toda la etapa de construcción y colocándolo bajo una luz de 405 nanómetros durante 15 minutos.
Retire suavemente el material impreso en 3D funcionalizado en la superficie de la etapa de construcción con una placa de metal delgada o un raspador de pintura. Para realizar el análisis de fluorescencia, coloque el material funcionalizado de la superficie impreso en 3D debajo de una lámpara de descarga de gas ultravioleta de 312 nanómetros en un lugar oscuro, asegurándose de que la capa funcionalizada de la superficie esté hacia arriba. Encienda la lámpara para irradiar continuamente la capa superficial con luz de 312 nanómetros y observe el patrón fluorescente.
Para realizar el análisis de la propiedad de tracción, coloque las muestras en forma de hueso de perro entre las empuñaduras de una máquina de prueba de tracción, asegurando que el material impreso en 3D se coloque igualmente a una distancia de 50,3 milímetros. Inicie el programa para adquirir datos de fuerza versus viajes. Después de la impresión 3D y la funcionalización de la superficie, el material se post-curó bajo irradiación de 405 nanómetros.
Se observó que los materiales funcionalizados eran amarillos pero altamente transparentes con formas bien definidas. Los materiales funcionalizados no muestran fluorescencia en la oscuridad. Sin embargo, tras la irradiación ultravioleta, se observó fluorescencia superficial resuelta espacialmente en las regiones irradiadas con luz durante el paso de funcionalización de la superficie, visible como un patrón yin-yang ligeramente elevado.
Las imágenes de fluorescencia mostraron que la parte inferior del material no mostró fluorescencia bajo irradiación de luz ultravioleta. Sin embargo, la parte superior del material mostró una fuerte fluorescencia en el patrón yin-yang. Se analizaron las propiedades mecánicas de las muestras en forma de hueso de perro impresas en 3D y se obtuvo una curva de tensión-deformación.
El material mostró una deformación elástica, proporcionando una tensión de rendimiento de aproximadamente 25 megapascales, y luego una deformación plástica antes de la falla. El alargamiento en el descanso fue de aproximadamente el 12%, mientras que el estrés en el descanso fue de aproximadamente 22 megapascales. El módulo de Young se calculó en aproximadamente 7 megapascales, mientras que la dureza fue de aproximadamente 115 megajulios por metro cúbico.
Es importante asegurarse de que el residente de la superficie cubra completamente la película de la cuba y esté libre de burbujas de aire u otras imperfecciones que puedan provocar desviaciones del patrón de superficie previsto.
