La fabricación de estructuras 3D de forma libre de termoplásticos que involucran estructuras en voladizo (no ancladas) se muestra con éxito mediante el modelado de deposición fundida (FDM) y la escritura con tinta directa (DIW), pero limitado en términos de materiales aplicables y condiciones de impresión. La impresión 3D de estructuras de forma libre requiere materiales de soporte que permitan la impresión de termoplásticos en ubicaciones no ancladas.

Para abordar la dificultad de la fabricación de formas libres mediante la impresión basada en extrusión, Se ha explorado ampliamente el uso de geles de micropartículas como medio de inclusión. Dichos métodos se denominan colectivamente impresión 3D integrada (e3DP).

En estas demostraciones, los geles se comportaron como plásticos de Bingham con un módulo bajo y un límite elástico bajo durante la impresión de resinas de baja viscosidad. e3DP permitió la fabricación de formas libres de diferentes materiales como siliconas, hidrogeles, aleaciones de fundición, coloides, e hidrogeles que contienen células vivas.

A pesar de todos estos estudios exitosos, No se ha demostrado la fabricación de termoplásticos de forma libre con e3DP. Esto se debe a que los termoplásticos fundidos y las boquillas suelen estar a más de 100 ° C, y no son compatibles con los medios de soporte que consisten en hidrogeles microparticulados.

Investigadores del Laboratorio de fluidos suaves de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) desarrollaron un método simple para imprimir termoplásticos en 3D utilizando medios integrados de forma libre. denominada precipitación polimérica de forma libre (FPP).

En FPP, Los geles de micropartículas como medio circundante ofrecían simultáneamente dos funciones esenciales. Los geles de micropartículas proporcionaron soporte estructural a la tinta impresa e indujeron el cambio de fase de la tinta impresa mediante precipitación por inmersión. La impresión 3D basada en la precipitación por inmersión con micropartículas circundantes ha desbloqueado la capacidad de fabricación de termoplásticos de forma libre.

El estudio demostró el uso de geles microparticulados a base de agua y de etanol como geles circundantes que permitieron el uso de un mayor número de disolventes y polímeros en FPP. Las tintas poliméricas con bajas concentraciones de polímero (con baja viscosidad) y las tintas con agentes inductores de poros conferían porosidad interna a las estructuras impresas.

"Nuestro enfoque ha superado la limitación del uso de medios microparticulados para la fabricación de estructuras de termoplásticos de forma libre, por primera vez, utilizando la precipitación por inmersión de tintas poliméricas en geles de micropartículas, ", dijo el autor principal del artículo, el Dr. Rahul Karyappa de SUTD.

"FPP ofrece una forma única de fabricar componentes mecánicamente resistentes que consisten en termoplásticos en varias formas 3D sin materiales de soporte. Esto amplía las tecnologías disponibles de fabricación aditiva, "añadió el investigador principal, Profesor asociado Michinao Hashimoto de SUTD.