Un nuevo método de impresión tridimensional a microescala incluye mezcla de resina in situ, entrega y cambio, y un sistema de limpieza de material robótico para permitir el cambio entre materiales de diferente módulo, o flexibilidad, sin contaminación cruzada entre propiedades.

El método, denominada fabricación aditiva programable multimaterial con suministro de resina integrado, aparece en la revista Informes científicos . La tecnología podría ser útil en varias aplicaciones, incluidas las estructuras del ala de los aviones, recubrimientos protectores, absorción de energía, actuación armadura flexible, músculos artificiales, y microrrobótica.

Xiaoyu "Rayne" Zheng, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Facultad de Ingeniería y miembro del Instituto de Innovación de Macromoléculas, dijo que el sistema de fabricación a microescala se puede ampliar a niveles centimétricos y superiores.

"Usamos esta nueva técnica para crear materiales con rigidez programada, ", dijo Zheng." Básicamente, puede programar dónde se distribuye el módulo en 3-D. Con esta programación podemos lograr la capacidad de transformación:estirar y deformar en diferentes direcciones ".

Con material normal, estirar en una dirección hará que el material se encoja en la dirección opuesta. El nuevo proceso y diseño patentado permite a los diseñadores crear distribuciones de módulo muy específicas dentro de una construcción para permitir la transformación programada, donde la expansión o contracción programada puede ocurrir en todo el cuerpo del material.

"La técnica es una fabricación aditiva basada en robótica, un sistema fluídico integrado que nos permite entregar diferentes tintas [resinas] como materia prima, ", Dijo Zheng." El proceso también es autolimpiante para que no haya contaminación cruzada entre tintas ".

Idealmente, Zheng dijo:A la tecnología de impresión 3-D le gustaría estar en un lugar donde se pudiera imprimir un dispositivo funcional incorporando múltiples materiales sin una construcción excesiva, como herramientas, pegado, adecuado, o soldadura.

"Lograr este objetivo requiere que coloquemos una variedad de propiedades de materiales diferentes en una sola plataforma y las conectemos. El grado adicional de libertad de diseño del material nos permite lograr resultados negativos, deformaciones de transformación positiva a cero sin cambiar la microarquitectura 3-D de un material, "Explicó Zheng.

Las técnicas de impresión 3D existentes tienen capacidades limitadas para incorporar múltiples materiales, con el desafío de crear verdaderamente tridimensional, arquitecturas complejas con resoluciones de microescala. A diferencia de los materiales impresos en 3D tradicionales de un material base similar, Los metamateriales multimateriales pueden tener una rigidez variable distribuida por todas partes, desde un elastomérico blando hasta un rígido quebradizo dentro de la estructura de celosía tridimensional.

"Imaginamos que estos conceptos de material morphing programable encontrarán aplicaciones en amplificaciones de deformación direccional, actuaciones, electrónica flexible, y el diseño de metamateriales ligeros con rigidez y dureza adaptadas, ", Dijo Zheng." El nuevo espacio de diseño de materiales ofrecido por la fabricación rápida de componentes de materiales diferentes distribuidos dentro de una arquitectura de micro celosía abre nuevas dimensiones de impresión 3D de multimateriales con un gran grado de variación de rigidez ".