通过界面光聚合方式3D打印聚甲酸
Prajwal Tumkur Mahesh1, Cécile A C Chazot2, Richard B Church1,3
1Department of Mechanical Engineering, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts 02141, United States.
ACS applied materials & interfaces
|September 16, 2025
概括
本研究介绍了接口光聚合 (IPP) 3D打印,用于制造可回收热塑性零件. 这种可持续的方法使复杂的聚合物组件的低废物生产成为可能,这些复杂的聚合物组件具有多次重复使用周期的潜力.
科学领域:
- 聚合物化学 聚合物化学
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 材料科学 材料科学 材料科学
背景情况:
- 已建立的基于光的增材制造 (AM) 工艺经常使用不可回收的热聚合物,引发了可持续性问题.
- 越来越多的需求是使用可持续方法生产复杂的高分辨率聚合物零件的低浪费生产.
研究的目的:
- 介绍一种用于循环光聚合3D打印热塑性零件的新方法.
- 为了展示一个新的化学界面光聚合 (IPP) 和多层制造的过程.
- 解决先前IPP方法在化学和3D结构控制方面的局限性.
主要方法:
- 利用界面光聚合 (IPP) 在不混合的有机和水相的界面上形成线性聚合物链成纠的网络.
- 通过IPP开发了通过IPP形成聚甲基酸 (PMMA) 的特定化学物质.
- 修改了基于投影仪的商用3D打印机,用于多层制造,采用吸光染料和聚乙烯糖醇 (PEG) 粘合剂,以提高分辨率和稳定性.
- 实施了受控的空气干燥和热处理,使用PEG透进行后处理,以保持几何形状和减少裂纹.
主要成果:
- 通过使用IPP成功形成了聚甲基酸 (PMMA).
- 在经过修改的3D打印机上实现了热塑性零件的多层制造.
- 由此产生的复合材料由75%的PEG和25%的PMMA组成,具有与聚合物泡相似的机械性能.
- 通过成功的循环回收和重组印刷物品,在几个循环中,在没有显著的财产退化的情况下,证明了IPP-PMMA过程的循环性.
结论:
- 接口光聚合 (IPP) 3D打印首次实现了可回收热塑性PMMA和PEG基零件的数字光处理.
- 开发的工艺为生产复杂的聚合物零件提供了一个可持续的替代方案,减少了浪费.
- 对于更广泛的应用,需要进一步提高几何真实性和机械性能,但基础技术已经建立.
