Los avances en la impresión 3D han facilitado a los diseñadores e ingenieros la personalización de proyectos, la creación de prototipos físicos a diferentes escalas y la producción de estructuras que no pueden fabricarse con técnicas de fabricación más tradicionales. Pero la tecnología aún enfrenta limitaciones:el proceso es lento y requiere materiales específicos que, en su mayor parte, deben usarse uno a la vez.

Investigadores de Stanford han desarrollado un método de impresión 3D que promete crear impresiones más rápido, usando múltiples tipos de resina en un solo objeto. Su diseño, publicado recientemente en Science Advances , es de 5 a 10 veces más rápido que el método de impresión de alta resolución más rápido disponible en la actualidad y podría permitir a los investigadores utilizar resinas más espesas con mejores propiedades mecánicas y eléctricas.

"Esta nueva tecnología ayudará a aprovechar al máximo el potencial de la impresión 3D", dice Joseph DeSimone, profesor de medicina traslacional de Sanjiv Sam Gambhir y profesor de radiología e ingeniería química en Stanford y autor correspondiente del artículo. "Nos permitirá imprimir mucho más rápido, lo que ayudará a marcar el comienzo de una nueva era de fabricación digital, así como a permitir la fabricación de objetos complejos de múltiples materiales en un solo paso".

Control del flujo de resina

El nuevo diseño mejora un método de impresión 3D creado por DeSimone y sus colegas en 2015 llamado producción continua de interfaz líquida o CLIP. La impresión CLIP parece sacada de una película de ciencia ficción:una plataforma ascendente extrae suavemente el objeto, aparentemente completamente formado, de una fina piscina de resina. La resina en la superficie se endurece en la forma correcta mediante una secuencia de imágenes UV proyectadas a través de la piscina, mientras que una capa de oxígeno evita el curado en el fondo de la piscina y crea una "zona muerta" donde la resina permanece en forma líquida.

La zona muerta es la clave de la velocidad de CLIP. A medida que la pieza sólida se eleva, se supone que la resina líquida se llena detrás de ella, lo que permite una impresión suave y continua. Pero esto no siempre sucede, especialmente si la pieza sube demasiado rápido o la resina es particularmente viscosa. Con este nuevo método, llamado inyección CLIP o iCLIP, los investigadores montaron bombas de jeringa en la parte superior de la plataforma ascendente para agregar resina adicional en puntos clave.

"El flujo de resina en CLIP es un proceso muy pasivo:simplemente está levantando el objeto y esperando que la succión pueda llevar el material al área donde se necesita", dice Gabriel Lipkowitz, Ph.D. estudiante de ingeniería mecánica en Stanford y autor principal del artículo. "Con esta nueva tecnología, inyectamos resina activamente en las áreas de la impresora donde se necesita".

La resina se entrega a través de conductos que se imprimen simultáneamente con el diseño. Los conductos se pueden quitar después de completar el objeto o se pueden incorporar al diseño de la misma manera que las venas y las arterias se construyen en nuestro propio cuerpo.

Impresión multimaterial

Al inyectar resina adicional por separado, iCLIP presenta la oportunidad de imprimir con múltiples tipos de resina durante el transcurso del proceso de impresión; cada nueva resina simplemente requiere su propia jeringa. Los investigadores probaron la impresora con hasta tres jeringas diferentes, cada una llena de resina teñida de un color diferente. Imprimieron con éxito modelos de edificios famosos de varios países en el color de la bandera de cada país, incluida la Catedral de Santa Sofía en el azul y amarillo de la bandera ucraniana y el Salón de la Independencia en rojo, blanco y azul estadounidense.

"La capacidad de hacer objetos con materiales variados o propiedades mecánicas es el santo grial de la impresión 3D", dice Lipkowitz. "Las aplicaciones van desde estructuras de absorción de energía muy eficientes hasta objetos con diferentes propiedades ópticas y sensores avanzados".

Habiendo demostrado con éxito que iCLIP tiene el potencial para imprimir con múltiples resinas, DeSimone, Lipkowitz y sus colegas están trabajando en un software para optimizar el diseño de la red de distribución de fluidos para cada pieza impresa. Quieren asegurarse de que los diseñadores tengan un control preciso sobre los límites entre los tipos de resina y, potencialmente, acelerar aún más el proceso de impresión.

"Un diseñador no debería tener que entender la dinámica de fluidos para imprimir un objeto extremadamente rápido", dice Lipkowitz. "Estamos tratando de crear un software eficiente que pueda tomar una parte que un diseñador quiere imprimir y generar automáticamente no solo la red de distribución, sino también determinar las tasas de flujo para administrar diferentes resinas para lograr un objetivo de múltiples materiales". + Explora más

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