La idea de crear un objeto físico a partir de un archivo digital es fascinante. Evoca recuerdos de los replicadores en Star Trek que pueden crear de todo, desde ropa hasta componentes de naves espaciales y diferentes alimentos. La impresión 3D actual está dando pasos impresionantes en esa dirección, para gran interés de muchos fabricantes. Ahora es posible imprimir los componentes para dispositivos electrónicos sofisticados con un equipo bastante simple, por ejemplo, como acaba de demostrar mi equipo de investigación al producir lo que creemos que es el primer micrófono impreso en 3D.

Ha sido posible imprimir en 3D con una amplia gama de materiales diferentes, incluidos los gustos de la madera y la plata. La mayoría de las máquinas están restringidas a sintéticos, sin embargo, como los plásticos, polímeros gomosos y nailon. Las máquinas generalmente solo imprimen un material a la vez, o intercambiar entre una paleta de dos o tres materiales. Pero eso todavía deja mucho potencial, particularmente dándole a los materiales diferentes propiedades. Para ello, mezcla nanopartículas de otro material que tenga las propiedades que estás buscando.

Si desea que su material impreso sea conductor, por ejemplo, agregas plata, nanotubos de oro o carbono. Esto hace posible imprimir circuitos electrónicos. Si desea hacer un material piezoeléctrico, lo que significa que puede generar una carga eléctrica si se aprieta, puede agregar titanato de bario. Esto se puede convertir en un sensor para detectar cosas como sonido o calor; o en un actuador, que es un dispositivo que hace que otros componentes se muevan.

Al intercambiar entre circuitos, sensores y actuadores en una sola impresión, puede crear un componente 3D de trabajo completo. La gente ha estado utilizando esta técnica durante los últimos años para imprimir elementos como componentes ópticos para, decir, lentes o paneles; y acelerómetros:dispositivos que miden el movimiento de todo, desde la velocidad de carrera humana hasta los terremotos. Asimismo, nos permitió construir nuestro micrófono, llevándolo del archivo digital a la realidad en solo seis horas.

Tunea tu plástico

Lo ideal sería que hubiéramos utilizado una de las populares impresoras 3-D MakerBot, que comienzan en menos de £ 1, 000, pero no les gusta si agrega partículas diminutas a sus materiales. Funcionan exprimiendo un filamento de resina plástica, que luego se pone cuando se enfría, pero las nanopartículas tienden a engordar este sistema, especialmente si agrega lo suficiente para hacer que las nuevas propiedades sean poderosas.

En su lugar, usamos un Asiga Pico 27 ​​plus, que cuesta más de £ 6, 000. Utiliza un sistema llamado procesamiento de luz digital, donde el plástico se solidifica por exposición a la luz ultravioleta. La luz se modela reflejándola en 4, 000 microespejos digitales como los que se utilizan en los proyectores de cine domésticos. Para hacer un modelo, simplemente proyecta una serie de imágenes 2-D sobre el plástico líquido, moviendo el modelo ligeramente hacia arriba cada vez que se solidifica una capa. Las nanopartículas cambian la cantidad de exposición a la luz que necesita la resina, y tienden a absorber o dispersar la luz, pero una vez que hayas tenido en cuenta esto, la impresión puede realizarse sin problemas.

Un inconveniente del procesamiento de luz digital es que no es compatible con los tipos de materiales cambiantes. Debido a que el material comienza en forma de resina líquida, tiene que estar contenido en una tina:el modelo se sumerge en el líquido cada vez que se imprime otra capa. Para cambiar el material, debe detener todo y cambiar las cubas manualmente antes de comenzar de nuevo con la siguiente capa de imagen.

Puede mitigar esto haciendo un agujero en su modelo en el lugar donde desea agregar un material diferente. Luego puede intercambiar materiales y sobreimprimir en el orificio, lo que le proporciona una pieza impresa en 3-D con diferentes propiedades interconectadas.

Lo que sea a continuación

Los desafíos técnicos de la impresión 3D de un micrófono en funcionamiento están en gran parte en el control del proceso, sincronizar la exposición a la luz ultravioleta hasta el milisegundo y combinar y mezclar cuidadosamente los diferentes materiales. El resultado final fue un dispositivo que se comporta prácticamente como un micrófono normal, excepto con una señal ligeramente más pobre que el nivel de ruido, y con demasiada resistencia eléctrica en las capas conductoras. No sería tan bueno como el micrófono de silicona que encontraría en su teléfono inteligente, por ejemplo.

Otras personas con nanocomposites de impresión 3D se han enfrentado a problemas similares. Al hacer los componentes ópticos o acelerómetros que mencioné anteriormente, Por lo general, la gente ha tratado de obtener lo mejor de ambos mundos incrustando microchips y sensores prefabricados en piezas impresas o modificando el plástico después de su construcción. No estamos en la etapa en la que podría imprimir decir, un teléfono inteligente desde cero digno de ese nombre:los Samsung y las manzanas están a salvo por un tiempo todavía.

Sin embargo, nuestras capacidades técnicas actuales aún abren la puerta a algunas posibilidades asombrosas, en parte porque los buenos actuadores son más fáciles de imprimir que los buenos sensores. Bienvenido al campo emergente de la robótica blanda, donde existe la posibilidad de imprimir manos que se agarren con tanta suavidad y precisión como la versión humana; o nanobots que se deshacen al estilo origami cuando llegan a la parte relevante del cuerpo; o incluso robots completos como este pez, que puede imitar los complejos movimientos de los animales.

Los prototipos de estas cosas ya existen, aunque sigue combinando componentes impresos y no impresos. Dentro de una década probablemente serán completamente imprimibles. Así que al igual que los Star Trekkers del siglo 24, no hay ninguna razón por la que no pueda seleccionar pronto un archivo para muchos dispositivos notables e imprimirlos por encargo. Un tentáculo robótico suave, ¿tu dices? Todavía no hay una aplicación para eso, pero es solo cuestión de tiempo.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.