弗吉尼亚技术团队成功3D打印橡

来自Timothy Long和Christopher Williams研究小组的化学家和机械工程师在该项目上进行了合作。

化学教授兼首席研究员蒂莫西·朗（Timothy Long）说：“我的理念是，只有与与自己截然不同的人合作时，才能实现这些类型的创新。该项目代表了跨学科研究的典型例子。如果没有其他实验室，我们两个实验室都无法实现这一目标。”

图形概要

“增值光聚合（VP）增材制造制造出具有出色分辨率的复杂几何形状；然而，由于伴随的高溶液和熔体粘度，高分子量聚合物不适合VP。因此，在可印刷性和机械性能之间产生了具有挑战性的悖论。该报告描述了同时进行的光敏聚合物和VP系统设计，以解决这一悖论，因为前所未有地使用了聚合胶体（latex），可有效地将粘度对分子量的依赖性解耦。

高分子科学与工程专业的五年级学生Phil Scott一直在尝试合成具有适当机械性能和分子量的乳胶材料，但运气并不好。然后，他开始使用市售液态乳胶，但是他必须弄清楚如何修改化学成分，以便可以以固态形式进行3D打印。不幸的是，由于液体乳胶非常脆弱，这说起来容易做起来难。“乳胶处于弹性状态。如果添加了任何东西，它将完全失去稳定性并崩溃。”机械工程专业五年级博士学位Viswanath Meenakshisundaram解释说。为了解决这个问题，Scott搭建了一个支架，可以将乳胶颗粒固定在适当的位置。然后，加入光引发剂和其他化合物，以便可以进行紫外线辅助印刷。

“在设计脚手架时，您最需要担心的是一切的稳定性。读了很多书，甚至是学习胶体为什么稳定以及胶体稳定性如何工作的基础知识，但这是一个非常有趣的挑战。”通过用紫外线将材料固化来将粘性树脂转变为形状，Meenakshisundaram的任务是弄清楚如何精确地打印材料……因此，他建立了自己的正在申请专利的系统。他知道机器需要能够在大面积上打印高分辨率特征，并且与他的顾问，共同首席研究员克里斯托弗·威廉姆斯（Christopher Williams）一起，想出了一种在大面积上扫描紫外线的方法。

Meenakshisundaram还具有将计算机视觉系统嵌入到定制打印机上的想法，以确保准确，详细的打印，因为液体乳胶颗粒会导致乳胶树脂表面上的紫外线散射到外部。相机会捕获每个单独的乳胶树脂桶的图像，并且自定义算法允许打印机从本质上查看UV光在树脂上的相互作用，然后相应地调整打印参数以仅固化要打印的形状。

“大面积扫描打印机是我所拥有的概念，Viswanath很快就使它成为了现实。然后，维斯瓦纳特提出了一个嵌入相机的想法，观察光与材料的相互作用，并根据他的代码更新打印参数。”伦道夫（Randolph）机械工程学教授兼信息产业部临时总监。“这就是我们想要获得博士学位的目的。学生：我们提供了一个愿景，他们实现了这一愿景，并超越了独立研究者的范围。”所有这些艰苦的工作使得3D打印的乳胶零件（例如叶轮）在半互穿的聚合物网络基质中具有强大的机械性能。

乳胶橡胶零件（例如以100微米分辨率打印的叶轮3D）可以无损地重复使用复杂的模具

因为这些零件具有柔韧性和韧性的独特组合。

该团队的两位教授表示，3D打印乳胶为打印他们认为过去无法打印的许多其他材料（例如软橡胶）奠定了基础。