Un equipo de investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur (SUTD) ha desarrollado un nuevo enfoque para adoptar la tecnología de impresión 3D líquida de forma libre (FL-3DP) para imprimir en 3D componentes más robustos y geométricamente complejos para la robótica blanda.

FL-3DP es una tecnología emergente con un alto potencial que permite la impresión 3D de componentes funcionales de múltiples materiales. Utiliza gel como medio de suspensión temporal en el que las tintas se extruyen y se mantienen en su lugar. Una vez que las tintas se solidifican, el gel se puede lavar fácilmente.

Este enfoque supera dos importantes limitaciones a las que se enfrentan las tecnologías de impresión 3D existentes. En primer lugar, permite la impresión 3D de materiales que tardan mucho tiempo en solidificarse cuando se extruyen. En segundo lugar, debido a su capacidad para contener tintas y mantenerlas en estado líquido, las geometrías avanzadas, como formas de estructuras colgantes con relaciones de aspecto altas o combinaciones finas de múltiples materiales, ahora se han convertido en una opción factible.

Sin embargo, se descubrió que los primeros FL-3DP tenían características limitadas al fabricar componentes avanzados, ya que solo se podían demostrar estructuras de un solo material o formas simples como mallas y cubiertas. La ausencia de demostradores más complejos, a pesar de las promesas de esta tecnología, podría explicarse en parte por las dificultades para controlar las interfaces entre las tintas y los soportes, desafiando así la resolución de impresión.

A través de un estudio en profundidad de las propiedades reológicas y las estabilidades interfaciales entre las tintas y los geles de soporte, los investigadores de SUTD lograron predecir mejor la forma del filamento, lo que condujo a una mejor resolución y fidelidad de impresión.

Este resultado permitió la explotación total de la tecnología FL-3DP a través de la fabricación de componentes complejos basados ​​en elastómeros que combinan múltiples materiales y la mejora de la gama en estampados geométricos complejos. Su artículo "Impresión 3D líquida de forma libre de componentes funcionales blandos para robótica blanda", que resume estos hallazgos clave, se publicó en ACS Applied Materials &Interfaces .

Para demostrar las ventajas de FL-3DP sobre los enfoques de fabricación tradicionales, incluidos el moldeado y la fundición, los investigadores diseñaron y fabricaron componentes neumáticos avanzados para aplicaciones de robótica blanda que se utilizan específicamente en pinzas blandas. Al combinar elastómeros rígidos, blandos y funcionales, pudieron controlar con precisión la deformación de la forma de los componentes, ajustar sus funcionalidades ajustando la fricción de las superficies de agarre blandas o proporcionando capacidades de detección, y mejorar la vida útil de los componentes hasta en diez veces en comparación con sus contrapartes de reparto tradicionales.

Estos resultados son parte de un esfuerzo global para marcar una nueva era para la impresión 3D basada en extrusión mediante el uso de medios de suspensión adecuados. Este enfoque mejorado también ofrece un espacio de diseño más amplio para diseñadores e ingenieros, y podría beneficiar muchas aplicaciones, como la robótica blanda, donde se requieren combinaciones complejas y robustas de una amplia gama de materiales y funcionalidades.

El equipo ahora está trabajando para ampliar la gama de materiales procesables mediante el desarrollo de nuevos medios de suspensión que sean químicamente compatibles con más tintas.

"FL-3DP y otros nuevos procesos de fabricación aditiva basados ​​en extrusión nos están acercando cada vez más al objetivo final de la cofabricación directa completa de sistemas funcionales complejos, como robots y otros productos y dispositivos funcionales complejos", dijo el investigador principal, asistente. Profesor Pablo Valdivia y Alvarado de SUTD. + Explora más

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