12 
Исследователи из Yokohama National University представили экспериментальный фотополимер для 3D-печати, который можно многократно использовать без существенной потери свойств. Главная идея разработки, описана в препринте работы опубликованной на Eurekalert, заключается в обратной реакции отверждения: материал не только переходит из жидкого состояния в твердое под действием света, но и способен вернуться обратно после нагрева.
Смотрите также Японские ученые создали чип будущего – он в 1000 раз быстрее и почти не греется
Как работает новый фотополимер?
Сегодня большинство фотополимерных смол для стереолитографической печати работают по необратимому принципу. После облучения ультрафиолетом они формируют жесткую полимерную структуру, которую уже невозможно вернуть в исходное состояние. Поэтому любой брак, тестовые прототипы или поддерживающие элементы фактически становятся пластиковыми отходами фактически становятся пластиковыми отходами.
Японские ученые попытались решить эту проблему с помощью антраценовых молекулярных структур. Если коротко, то в отличие от традиционных фотополимеров, новый материал не нуждается в фотоинициаторах – специальных веществ, которые запускают процесс затвердевания (полимеризации). В этом случае сама структура смолы участвует в реакции (фотохимической в конкретном случае).
Под действием лазера или ультрафиолетового излучения материал формирует твердую трехмерную сетку. Однако после нагревания примерно до 150 градусов Цельсия связи между молекулами разрушаются, и полимер возвращается в жидкое состояние. Это позволяет повторно использовать ту же смолу для новой печати и это критическое преимущество этой разработки.
Что показали эксперименты?
В рамках экспериментов команда печатала различные структуры небольших размеров, после чего расплавляла их и снова заправляла материал в систему.
Мы продемонстрировали, что с помощью двухфотонной литографии этот полимер можно перерабатывать минимум 10 раз,
– прокомментировал результаты тестирования соавтор Шоджи Маруо.
Технологию протестировали сразу в двух типах 3D-печати.
- Первый – классическая микростереолитография, где слой материала затвердевает под действием света.
- Второй – двухфотонная печать, которая считается значительно более точным методом и позволяет формировать структуры на микроскопическом уровне благодаря фокусировке лазера в очень малой зоне.
Когда это можно будет использовать?
Пока разработка остается лабораторной демонстрацией, но исследователи считают ее перспективной для сфер, где используют дорогие специализированные фотополимеры или изготавливают небольшие партии прототипов. Если технологию удастся масштабировать, она может существенно сократить количество отходов в области 3D-печати.
Следует также добавить, что разработка японских ученых не является уникальной. Еще в 2025 году исследователи из Университет Чжэцзян создали "бесконечно перерабатываемую" смолу для 3D-печати, как сообщало издание 3dprintingindustry. Команда тогда обнаружила, что определенная химическая реакция, которую раньше можно было запустить только нагреванием, вдруг сработала под светом.
Тогда они заявляли, что напечатанную деталь можно полностью разобрать на молекулы и напечатать снова.
Это как разобрать LEGO,
– комментировал достижения ученый Се Тао.
Насколько велика проблема отходов фотополимерной печати?
Популярность фотополимерной 3D-печати растет очень быстро – особенно в производстве прототипов, стоматологии, ювелирном деле и создании миниатюрных фигурок или диорам. В то же время отрасль все чаще сталкивается с проблемой утилизации отходов. В отличие от обычной FDM-печати пластиковой нитью, SLA- и LCD-принтеры работают с жидкими фотополимерами, которые в незатвердевшем состоянии могут быть токсичными для окружающей среды и человека.
Самая большая проблема заключается в том, что неиспользованную смолу, испорченные модели, салфетки, перчатки и даже спирт для очистки деталей часто нельзя просто выбросить в мусорку или слить в канализацию, объясняет StrataSys. Во многих странах такие материалы уже классифицируют как опасные химические отходы.
Исследователи также предупреждают, что фотополимерные смолы могут попадать в почву и водоемы из-за неправильной утилизации. В научной работе, опубликованной в журнале International Journal of Molecular Sciences, отмечается, что такие материалы могут становиться новым типом загрязнителей экосистем.
Поэтому индустрия уже несколько лет ищет способы сделать фотополимерную печать более "циркулярной" – то есть такой, где материал можно использовать повторно. Появляются экспериментальные биоразлагаемые смолы, технологии очистки отходов и даже концепты "бесконечно перерабатываемых" фотополимеров.
Какие отрасли могут первыми перейти на многоразовую смолу?
Скорее всего, первыми новой технологией заинтересуются сферы, где фотополимерную печать уже активно используют для создания дорогих или очень точных изделий. Прежде всего речь идет о стоматологии, ювелирном производстве и медицинском прототипировании.
В стоматологических лабораториях фотополимеры применяют для печати элайнеров, коронок, хирургических шаблонов и моделей челюстей. Здесь ежедневно расходуются значительные объемы дорогостоящей смолы, а часть моделей является одноразовой. Возможность повторного использования материала могла бы заметно снизить расходы.
Похожая ситуация и в ювелирной отрасли, где фотополимерную печать используют для создания мастер-моделей под литье. Из-за высокой детализации там часто применяют специализированные смолы с высокой ценой, поэтому возможность повторного плавления и повторной печати выглядит особенно привлекательной.
Еще одним перспективным направлением могут стать исследовательские лаборатории и производители электроники. В таких сферах 3D-печать регулярно используют для быстрого создания прототипов, тестовых корпусов и микроструктур. Большое количество неудачных тестовых образцов автоматически означает большие объемы отходов. Именно поэтому технологии повторного использования фотополимеров могут стать способом не только уменьшить вред для окружающей среды, но и сократить расходы на разработку новых продуктов.