Ahora es posible imprimir en 3D materiales extremadamente viscosos, con la consistencia de masa de arcilla o de galleta con fina precisión, gracias al trabajo realizado en Purdue University. Este desarrollo pronto permitirá la creación de cerámicas personalizadas, cohetes sólidos, productos farmacéuticos, implantes biomédicos, productos alimenticios, y más.

"Es muy emocionante que podamos imprimir materiales con consistencia que nadie ha podido imprimir". dice Emre Gunduz, profesor asistente de investigación en la Facultad de Ingeniería Mecánica. "Podemos imprimir en 3D diferentes texturas de alimentos; implantes biomédicos, como coronas dentales de cerámica, puede ser personalizado. Las farmacias pueden imprimir medicamentos personalizados en 3D, para que una persona solo tenga que tomar una pastilla, en lugar de 10. "

Al aplicar vibraciones ultrasónicas de gran amplitud a la boquilla de la propia impresora 3D, el equipo de Purdue pudo resolver un problema que ha acosado a los fabricantes durante años.

La mayoría de las soluciones propuestas a este problema implican cambiar la composición de los propios materiales, pero el equipo de Purdue adoptó un enfoque completamente diferente.

"Descubrimos que al hacer vibrar la boquilla de una manera muy específica, podemos reducir la fricción en las paredes de la boquilla, y el material simplemente serpentea, "Dice Gunduz.

El equipo de Purdue ha podido imprimir artículos con precisión de 100 micrones, que es mejor que la mayoría de las impresoras 3D de nivel de consumidor, manteniendo altas tasas de impresión.

"La forma más común de impresión 3D es la extrusión termoplástica, ", Dice Gunduz." Eso suele ser lo suficientemente bueno para prototipos, pero para la fabricación real, necesita utilizar materiales con alta resistencia, como cerámicas o compuestos metálicos con una gran fracción de partículas sólidas. Los precursores de estos materiales son extremadamente viscosos, y las impresoras 3D normales no pueden depositarlos, porque no se pueden empujar a través de una boquilla pequeña ".

Es difícil visualizar el proceso de impresión 3D, porque los materiales utilizados son opacos y las superficies están ocultas dentro de la boquilla. Así que el equipo viajó al Laboratorio Nacional Argonne, fuera de Chicago, para realizar imágenes de rayos X microscópicas de alta velocidad. Pudieron ver el interior de la boquilla y medir con precisión el flujo del material similar a la arcilla por primera vez.

"Los resultados fueron realmente sorprendentes, ", Dice Gunduz." Nadie ha caracterizado nunca un flujo viscoso a través de un canal de esta manera. Pudimos cuantificar el flujo, y comprender cómo funcionaba realmente nuestro método ".

La investigación se está llevando a cabo en Purdue's Zucrow Labs, el laboratorio de propulsión académico más grande del mundo. Como tal, la primera aplicación práctica que se está explorando es el combustible sólido para cohetes.

"Los propulsores sólidos comienzan muy viscosos, como la consistencia de la masa de galletas, "dice Monique McClain, un doctorado candidato en la Escuela de Aeronáutica y Astronáutica de Purdue. "Es muy difícil de imprimir porque cura con el tiempo, y también es muy sensible a la temperatura. Pero con este método, de hecho, pudimos imprimir hebras de propulsor sólido que se quemaban de manera similar a los métodos de fundición tradicionales ".

McClain probó la combustión imprimiendo muestras de dos centímetros, encenderlos en un recipiente de alta presión (hasta 1, 000 libras por pulgada cuadrada) y analizar el video en cámara lenta de la quemadura.

Para combustibles sólidos para cohetes, La impresión 3D ofrece la oportunidad de personalizar la geometría de un cohete y modificar su combustión. "Es posible que deseemos que ciertas partes se quemen más rápido o más lento, o algo que arda más rápido en el centro que en el exterior, ", Dice McClain." Podemos crear esto de manera mucho más precisa con este método de impresión 3-D ".