El estudiante de doctorado de ETH, Kai von Petersdorff-Campen, ha desarrollado un método para crear productos que contienen imanes utilizando impresión 3D. Usó una bomba cardíaca artificial para demostrar el principio operativo y ganó un concurso internacional de prototipos.

Cuando Kai von Petersdorff-Campen decidió hacer una bomba cardíaca artificial usando impresión 3D, no sospechaba que su proyecto atraería tanta atención. La pieza de plástico que sacó de la impresora después de 15 horas era de muy baja calidad. Pero como mostró la prueba subsiguiente, funcionó, y ese fue el punto clave. "Mi objetivo no era hacer latir bien el corazón, pero para demostrar el principio de cómo se puede producir en un solo paso, "dice Petersdorff-Campen.

Resonancia positiva

El estudiante de doctorado de 26 años del Departamento de Ingeniería Mecánica y de Procesos desarrolló los prototipos esta primavera en tan solo unos meses. Luego recibió una invitación a la prestigiosa conferencia ASAIO en Washington en junio, donde pronunció un discurso en el podio. También ganó el concurso de prototipos con el video que presentó sobre el proyecto.

La parte importante del proyecto de Petersdorff-Campen no es la bomba cardíaca en sí; esta es simplemente una aplicación de ejemplo del método de impresión 3D que ha desarrollado el joven investigador de ETH. Las bombas cardíacas artificiales no son solo productos geométricamente complejos, pero, más importante, contienen imanes, y en el campo de la impresión 3D con imanes, la investigación está todavía en su infancia. La bomba cardíaca de Petersdorff-Campen es, por lo tanto, uno de los primeros prototipos con componentes magnéticos fabricados mediante impresión 3D.

La clave es encontrar la combinación adecuada

Petersdorff-Campen llama a su método recientemente desarrollado "impresión con imán integrado". La clave es asegurarse de que los imanes estén impresos directamente en el plástico. El polvo magnético y el plástico se mezclan antes de imprimir y se procesan en hebras conocidas como filamentos. Estos luego pasan por la impresora 3-D, donde se procesan de manera similar a la impresión 3D convencional:Petersdorff-Campen eligió el método FDM. Una boquilla genera automáticamente el formulario generado por computadora, con sus diversos componentes. Finalmente, la pieza impresa está magnetizada en un campo externo.

Una de las mayores dificultades fue el desarrollo de los filamentos:el polvo más magnético que se agrega a la mezcla de granulado, cuanto más fuerte es el imán, pero cuanto más frágil es el producto final. Sin embargo, para que los filamentos se presionen a través de la impresora 3-D, deben ser razonablemente flexibles. Petersdorff-Campen ahora ha logrado encontrar un término medio. "Probamos varios plásticos y mezclas, hasta que los filamentos fueran lo suficientemente flexibles para imprimir pero todavía tuvieran suficiente fuerza magnética, " él dice.

Petersdorff-Campen, que trabaja en el Grupo de Desarrollo de Producto del Instituto de Diseño, Materiales y fabricación con el profesor Mirko Meboldt, no solo presentó el método en la conferencia de investigación en Washington, pero también lo ha publicado en una revista académica. Las reacciones variaron, explica:"Algunas personas ya están preguntando dónde pueden pedir el material". Otros criticaron que la impresión 3-D no es adecuada para la producción de dispositivos médicos, debido a los diversos procesos de aprobación. "Ese no era mi enfoque, sin embargo, ", enfatiza Petersdorff-Campen." Simplemente quería mostrar el principio. "Está seguro de que vale la pena un mayor desarrollo por parte de científicos y desarrolladores.

De interés para motores eléctricos

Aunque el método puede no ser adecuado para bombas cardíacas, El potencial de la impresión 3D de imanes es enorme:son un componente clave en mucho más que dispositivos médicos. Por ejemplo, se utilizan en motores eléctricos, como los de numerosos dispositivos técnicos domésticos, desde el disco duro de una computadora hasta altavoces y microondas. Hoy dia, Los componentes geométricamente complejos con imanes se producen mediante un moldeo por inyección complejo:la impresión 3-D podría hacer que este proceso sea significativamente más rápido y, por lo tanto, más económico.

Sin embargo, que todavía está muy lejos, Petersdorff-Campen dice:"Todavía hay mucho que mejorar en términos de material y procesamiento". Por ejemplo, su bomba cardíaca pudo haber pasado las pruebas iniciales y bombeó 2,5 litros por minuto con 1, 000 rotaciones, pero esto aún no cumple con los estándares requeridos en la práctica:"No me gustaría que me implantaran un dispositivo así".