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2020-05-30 23:55
 Impresión 3D cien veces más rápida con luz - impresoras 3D


En lugar de construir filamentos de plástico capa por capa, un nuevo enfoque para la impresión 3D levanta formas complejas de un cubo de líquido hasta 100 veces más rápido que los procesos de impresión 3D convencionales, según han demostrado investigadores de la Universidad de Michigan (UM), en Estados Unidos.
 
 
 
Impresión 3D cien veces más rápida con luz - impresoras 3D

La impresión en 3D podría cambiar el juego para trabajos de manufactura relativamente pequeños, produciendo menos de 10.000 artículos idénticos, porque significaría que los objetos podrían hacerse sin la necesidad de un molde que costara más de 10.000 dólares. Pero la forma más familiar de impresión 3D, que es como construir objetos 3D con una serie de líneas 1D, no ha podido llenar ese vacío en escalas de tiempo típicas de producción de una semana o dos.

"El uso de enfoques convencionales no se puede lograr realmente a menos que tengas cientos de máquinas", afirma Timothy Scott, profesor asociado de Ingeniería Química de la UM que lideró el desarrollo del nuevo enfoque de impresión 3D con Mark Burns, profesor de Ingeniería en la UM.

Su método solidifica la resina líquida utilizando dos luces para controlar dónde se endurece la resina y dónde permanece fluida, lo que permite al equipo solidificar la resina en patrones más sofisticados. Pueden hacer un bajorrelieve en 3D en un solo disparo en lugar de en una serie de líneas 1D o secciones transversales 2D.

Pero el verdadero enfoque 3D no es un simple truco: fue necesario superar las limitaciones de los esfuerzos anteriores de impresión de depósitos. Es decir, la resina tiende a solidificarse en la ventana a través de la cual brilla la luz, deteniendo el trabajo de impresión justo cuando comienza.

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

"Se pueden obtener materiales mucho más fuertes y mucho más resistentes al desgaste", afirma Scott. Una solución anterior al problema de la solidificación en la ventana era 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 que la superficie recién impresa se retire.

Pero debido a que esta brecha es tan gruesa como una pieza de cinta transparente, la resina debe ser muy líquida para que fluya lo suficientemente rápido hacia la brecha pequeña entre el objeto recién solidificado y la ventana cuando se levanta la pieza. Esto ha limitado la impresión de depósitos a productos pequeños y personalizados que se tratarán con relativa suavidad, como dispositivos dentales y plantillas para zapatos.

Al reemplazar el oxígeno con una segunda luz para detener la solidificación, el equipo de Michigan puede producir un espacio mucho más grande entre el objeto y la ventana, con un grosor de milímetros, lo que permite que la resina fluya miles de veces más rápido.La clave del éxito es la química de la resina. En los sistemas convencionales, solo hay una reacción: un fotoactivador endurece la resina donde la luz brilla. En el sistema de Michigan, también hay un fotoinhibidor, que responde a una longitud de onda diferente de la luz.

En lugar de limitarse a controlar la solidificación en un plano 2D, como hacen las técnicas actuales de impresión de cubos, el equipo de Michigan puede modelar los dos tipos de luz para endurecer la resina en prácticamente cualquier lugar 3D cerca de la ventana de iluminación. UM ha presentado tres solicitudes de patente para proteger los múltiples aspectos del enfoque, y Scott se está preparando para lanzar una nueva empresa. Un artículo que describe esta investigación se publicará en 'Science Advances'.

 

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