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  • Impresora 3D con nano precisión

    Un coche de carreras de 285 µm, impreso en la Universidad Tecnológica de Viena

    Ahora es posible imprimir objetos tridimensionales con detalles increíblemente finos mediante la "litografía de dos fotones". Con esta tecnología, se pueden fabricar estructuras diminutas a escala nanométrica. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Vienna) han logrado un gran avance en la aceleración de esta técnica de impresión:la impresora 3D de alta precisión en TU Vienna es órdenes de magnitud más rápida que dispositivos similares (ver video). Esto abre áreas de aplicación completamente nuevas, como en medicina.

    La impresora 3D utiliza una resina líquida, que se endurece precisamente en los puntos correctos mediante un rayo láser enfocado. El punto focal del rayo láser es guiado a través de la resina por espejos móviles y deja una línea polimerizada de polímero sólido. sólo unos cientos de nanómetros de ancho. Esta alta resolución permite la creación de esculturas intrincadamente estructuradas tan pequeñas como un grano de arena. "Hasta ahora, esta técnica solía ser bastante lenta ”, dice el profesor Jürgen Stampfl del Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales de la TU de Viena. “La velocidad de impresión solía medirse en milímetros por segundo; nuestro dispositivo puede hacer cinco metros en un segundo”. En la litografía de dos fotones, este es un récord mundial.

    El video muestra el proceso de impresión 3D en tiempo real. Debido al guiado muy rápido del rayo láser, 100 capas, que consta de aproximadamente 200 líneas individuales cada una, se producen en cuatro minutos.

    Este asombroso progreso fue posible gracias a la combinación de varias ideas nuevas. “Fue crucial mejorar el mecanismo de control de los retrovisores”, dice Jan Torgersen (TU Viena). Los espejos están en movimiento continuo durante el proceso de impresión. Los períodos de aceleración y desaceleración deben ajustarse con mucha precisión para lograr resultados de alta resolución a una velocidad récord.

    Un modelo de la Catedral de San Esteban, Viena. Crédito:Klaus Cicha

    La impresión 3D no se trata solo de mecánica:los químicos también tuvieron un papel crucial que desempeñar en este proyecto. “La resina contiene moléculas, que son activados por la luz láser. Inducen una reacción en cadena en otros componentes de la resina, los llamados monómeros, y convertirlos en un sólido ”, dice Jan Torgersen. Estas moléculas iniciadoras solo se activan si absorben dos fotones del rayo láser a la vez, y esto solo ocurre en el centro mismo del rayo láser. donde la intensidad es mayor. A diferencia de las técnicas de impresión 3D convencionales, El material sólido se puede crear en cualquier lugar dentro de la resina líquida en lugar de solo encima de la capa creada anteriormente. Por lo tanto, la superficie de trabajo no tiene que estar especialmente preparada antes de que se pueda producir la siguiente capa (ver video), lo que ahorra mucho tiempo. Un equipo de químicos dirigido por el profesor Robert Liska (TU Viena) desarrolló los iniciadores adecuados para esta resina especial.

    El puente de la torre de Londres. Crédito:Klaus Cicha

    En la actualidad, investigadores de todo el mundo están trabajando en impresoras 3D, tanto en universidades como en la industria. “Nuestra ventaja competitiva aquí en la Universidad Tecnológica de Viena proviene del hecho de que contamos con expertos de campos muy diferentes, trabajando en diferentes partes del problema, en una sola universidad ”, Jürgen Stampfl enfatiza. En ciencia de materiales, ingeniería de procesos o optimización de fuentes de luz, hay expertos que trabajan juntos y proponen ideas que se estimulan mutuamente.

    Debido a la velocidad drásticamente aumentada, Ahora se pueden crear objetos mucho más grandes en un período de tiempo determinado. Esto hace que la litografía de dos fotones sea una técnica interesante para la industria. En la TU de Viena, Los científicos ahora están desarrollando resinas biocompatibles para aplicaciones médicas. Se pueden usar para crear andamios a los que las células vivas pueden adherirse facilitando la creación sistemática de tejidos biológicos. La impresora 3D también podría utilizarse para crear piezas de construcción a medida para tecnología biomédica o nanotecnología.


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