Công nghệ in 3D mới tạo ra 2 vật liệu rắn từ một loại nhựa duy nhất (6-6)

Khi nghĩ về in 3D, người ta hình dung rằng đó là một kỹ thuật được gọi là mô hình hóa lắng đọng nóng chảy (FDM). Nói một cách ngắn gọn, máy in FDM tạo ra các đồ vật thông qua một vòi phun di chuyển qua lại trên một nền in, rải một sợi nhựa nhiệt dẻo nóng chảy theo nhiều lớp liên tiếp nhau.

Tuy nhiên, khi cần tốc độ hoặc tạo chi tiết tinh xảo, một quy trình được gọi là quang trùng hợp bể chứa (VP) có thể được sử dụng thay thế.

Quy trình bao gồm việc chiếu các mẫu ánh sáng tập trung qua các mặt trong suốt của một bể chứa nhựa nhạy sáng. Làm như vậy sẽ khiến các vùng nhựa được chọn bên trong trùng hợp thành các lớp vật liệu rắn. Vật phẩm rắn hoàn thiện được nhấc ra khỏi bể, để lại phần nhựa vẫn còn lỏng còn lại.

Khi sử dụng VP để in các vật thể có các đặc điểm phức tạp như phần nhô ra và vòm cong, giá đỡ cấu trúc thường được thêm vào để giữ cho các chi tiết đó không bị võng trong quá trình in. Sau khi công việc in hoàn thành, giá đỡ đó phải được cắt thủ công ra khỏi vật thể đã hoàn thiện. Đây có thể là một quá trình khá phức tạp mà có thể vô tình làm hỏng sản phẩm.

Đó là lúc hệ thống VP thử nghiệm mới ra đời. Được phát triển bởi các nhà khoa học từ Đại học California Santa Barbara và Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore (LLNL) của Mỹ, hệ thống sử dụng một loại nhựa chủ yếu được làm từ monome epoxy và acrylate. Hệ thống này cũng sử dụng một máy in đồng thời phát ra các chùm tia cực tím và ánh sáng khả kiến. Tuy vậy, bằng cách nghiêng độc lập các gương siêu nhỏ bên trong máy in theo các góc khác nhau, 2 chùm ánh sáng có thể được hướng riêng đến các vị trí pixel khác nhau trong mỗi lớp in.

Bất cứ nơi nào nhựa tiếp xúc với tia UV, các monome epoxy sẽ cứng lại để tạo thành các bộ phận cố định của vật thể. Và nơi nào nhựa tiếp xúc với ánh sáng khả kiến, các monome acrylate sẽ cứng lại để tạo thành các cấu trúc hỗ trợ. Điều quan trọng là các giá đỡ đó sẽ hòa tan trong vòng 15 phút khi đồ vật sau đó được ngâm trong dung dịch natri hydroxit (hay còn gọi là dung dịch kiềm).

Các nhà khoa học đã sử dụng công nghệ này để in các loại đồ vật như họa tiết bàn cờ, hình chữ thập, hình xích, hình quả bóng trong lồng và 2 hình quả bóng trong hình xoắn ốc. Trong tương lai, công nghệ này có thể được sử dụng để tạo ra các loại đồ vật thiết thực hơn như khung kỹ thuật mô, khớp nối và bản lề.

“Quá trình quang trùng hợp bể chứa được biết đến với khả năng in nhanh và độ phân giải cao nhưng một trong những công đoạn căng thẳng nhất sau khi in là tháo thủ công các giá đỡ cho các cấu trúc liên kết và nhô ra phức tạp. Chúng tôi rất vui khi có thể sử dụng hóa học đơn giản để giải quyết vấn đề", người đồng dẫn đầu nghiên cứu Maxim Shusteff của LLNL cho biết.​