En lugar de acumular filamentos de plástico capa por capa, un nuevo enfoque de la impresión 3-D levanta formas complejas de una tina de líquido hasta 100 veces más rápido que los procesos de impresión 3-D convencionales, Los investigadores de la Universidad de Michigan lo han demostrado.

La impresión 3D podría cambiar el juego para trabajos de fabricación relativamente pequeños, produciendo menos de 10, 000 artículos idénticos, porque significaría que los objetos podrían fabricarse sin la necesidad de un molde que cueste más de $ 10, 000. Pero la forma más familiar de impresión 3D, que es como construir objetos 3-D con una serie de líneas 1D, no ha podido llenar ese vacío en escalas de tiempo de producción típicas de una semana o dos.

"Utilizando enfoques convencionales, eso no es realmente alcanzable a menos que tenga cientos de máquinas, "dijo Timothy Scott, Profesor asociado de ingeniería química de la U-M que codirigió el desarrollo del nuevo enfoque de impresión 3-D con Mark Burns, el T.C. Profesor Chang de Ingeniería en la U-M.

Su método solidifica la resina líquida usando dos luces para controlar dónde se endurece la resina y dónde permanece fluida. Esto permite al equipo solidificar la resina en patrones más sofisticados. Pueden hacer un bajorrelieve en 3-D en un solo disparo en lugar de en una serie de líneas 1D o secciones transversales en 2-D. Sus demostraciones de impresión incluyen una celosía, un bote de juguete y un bloque M.

"Es una de las primeras impresoras 3D verdaderas jamás fabricadas, "dijo Burns, profesor de ingeniería química e ingeniería biomédica.

Pero el verdadero enfoque tridimensional no es un mero truco:era necesario superar las limitaciones de los esfuerzos anteriores de impresión en cubas. A saber, la resina tiende a solidificarse en la ventana por la que pasa la luz, detener el trabajo de impresión justo cuando se inicia.

Al crear una región relativamente grande donde no se produce solidificación, Se pueden usar resinas más espesas, potencialmente con aditivos reforzantes en polvo, para producir objetos más duraderos. El método también supera la integridad estructural de la impresión 3-D de filamentos, ya que esos objetos tienen puntos débiles en las interfaces entre capas.

"Puedes ponerte mucho más duro, materiales mucho más resistentes al desgaste, "Dijo Scott.

Una solución anterior al problema de la solidificación en la ventana fue una ventana que deja pasar el oxígeno. El oxígeno penetra en la resina y detiene la solidificación cerca de la ventana. dejando una película de fluido que permitirá retirar la superficie recién impresa.

Pero debido a que este espacio es tan grueso como un trozo de cinta transparente, la resina debe estar muy líquida para fluir lo suficientemente rápido en el pequeño espacio entre el objeto recién solidificado y la ventana cuando se levanta la pieza. Esto tiene una impresión de cuba limitada a pequeña, productos personalizados que serán tratados con relativa amabilidad, como dispositivos dentales y plantillas para zapatos.

Reemplazando el oxígeno con una segunda luz para detener la solidificación, el equipo de Michigan puede producir un espacio mucho mayor entre el objeto y la ventana (milímetros de espesor) permitiendo que la resina fluya miles de veces más rápido.

La clave del éxito es la química de la resina. En sistemas convencionales, solo hay una reacción. Un fotoactivador endurece la resina allí donde brilla la luz. En el sistema de Michigan, también hay un fotoinhibidor, que responde a una longitud de onda de luz diferente.

En lugar de simplemente controlar la solidificación en un plano 2-D, como lo hacen las técnicas actuales de impresión en cubas, el equipo de Michigan puede modelar los dos tipos de luz para endurecer la resina en prácticamente cualquier lugar tridimensional cerca de la ventana de iluminación.

U-M ha presentado tres solicitudes de patente para proteger los múltiples aspectos inventivos del enfoque, y Scott se está preparando para lanzar una nueva empresa.

Se publicará un artículo que describe esta investigación en Avances de la ciencia , noble, "Rápido, fabricación aditiva continua mediante patrones de inhibición de polimerización volumétrica ".