ANN ARBOR: Un nuevo método de impresión 3D que levanta complejas formas de un cubo de líquido -como por arte de magia- podría revolucionar la impresión de trabajos de manufactura relativamente pequeños de hasta 10,000 artículos idénticos.

El método permitiría la impresión sin necesidad de un molde que puede llegar a costar más de $10 mil dólares, y además es 100 veces más rápido que la impresión 3D convencional que construye objetos 3D con una series de líneas 1D y que, hasta ahora, no ha podido responder a trabajos más pequeños en escalas de tiempo típicas de producción de una o dos semanas.

“El uso de enfoques convencionales no se puede lograr realmente a menos que tengas cientos de máquinas”, dijo Timothy Scott, profesor asociado de ingeniería química de la U-M que lideró el desarrollo del nuevo enfoque de impresión 3D con el profesor de ingeniería Mark Burns.

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

“Es uno de los primeros impresores 3D verdaderos jamás hechos”, dijo Burns, profesor de ingeniería química e ingeniería biomédica.

Aunque parece un truco de magia -la luz tira del cubo de líquido cuán mago saca un conejo de un sombrero- este verdadero método 3D no fue tan fácil de producir. Hubo que superar limitaciones de los esfuerzos anteriores que incluyeron la solidificación de la resina en la ventana de apertura por la cual la luz brilla, deteniendo el trabajo de impresión justo cuando comenzaba.

Mediante la creación de una región relativamente grande, donde no se produce solidificación, las resinas más gruesas -potencialmente con el fortalecimiento de aditivos en polvo- se pueden utilizar 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”, dijo Scott.

Al añadir una segunda luz para detener la solidificación, el equipo de Michigan pudo producir un espacio mucho más grande entre el objeto y la ventana, de un milímetro de espesor, 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. También hay un fotoinhibidor, que responde a una longitud de onda de luz.

En lugar de limitarse a controlar la solidificación en un plano 2D, como hacen las técnicas actuales de impresión de depósitos, 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.

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.

Un artículo que describe esta investigación se publicará en Science Advances bajo el título “Rapid, continuous additive manufacturing by volumetric polymerization inhibition patterning.”

Timothy Scott

Mark Burns

 

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