Hacer que la impresión 3D sea verdaderamente 3D eliminando la necesidad de capas 2D (con video).

Hacer que la impresión 3D sea verdaderamente 3D eliminando la necesidad de capas 2D (con video).


23 de abril de 2022

(Noticias de Nanowerk) No dejes que el nombre te engañe. Si bien las impresoras 3D imprimen objetos tangibles (y lo hacen bastante bien), su trabajo no es realmente 3D, es simplemente 2D antiguo.

Trabajando para cambiar eso está un grupo de investigadores anteriores y actuales del Instituto Rowland de Harvard.

En primer lugar, cómo funciona la impresión 3D: las impresoras colocan repetidamente capas planas de resina una encima de la otra de abajo hacia arriba, que se endurecen en plástico después de la irradiación con luz láser. Eventualmente, el objeto, como un cráneo, toma forma. Pero si parte de la impresión sobresale, como un puente o el ala de un avión, se requiere algún tipo de estructura de soporte plana para imprimir, o la resina se deshará.

Los investigadores presentan un método diseñado para ayudar a los impresores a estar a la altura de su nombre y entregar un formulario impreso en 3D «real». En un nuevo periódico en Naturaleza («Nanocápsulas de conversión ascendente de triple fusión para impresión volumétrica en 3D») describen una técnica de impresión volumétrica en 3D que va más allá del enfoque de capas de abajo hacia arriba. El proceso elimina la necesidad de estructuras de soporte porque la resina producida es autoportante.

«Nos preguntábamos si realmente podríamos imprimir volúmenes completos sin tener que pasar por todos estos pasos complicados», dijo Daniel N. Congreve, profesor asistente en Stanford y ex miembro del Instituto Rowland, donde se realizó la mayor parte de la investigación. «Nuestro objetivo era simplemente usar un láser que se mueva para estructurarse realmente en tres dimensiones y no estar limitado por ese tipo de naturaleza capa por capa de las cosas». Las imágenes de perfil frontal, lateral y superior de una impresión 3DBenchy Las imágenes de perfil frontal, lateral y superior de una impresión 3DBenchy (sobre una moneda de diez centavos) demuestran la repetibilidad del proceso de impresión en la resina sencilla hecha en casa por los investigadores. (© Naturaleza)

El componente clave de su novedoso diseño es convertir la luz roja en luz azul mediante la adición de lo que se denomina un proceso de conversión ascendente a la resina, el líquido reactivo a la luz que se utiliza en las impresoras 3D y que se cura en plástico.

En la impresión 3D, la resina se cura en una línea plana y recta a lo largo de la trayectoria de la luz. Aquí, los investigadores usan nanocápsulas para agregar sustancias químicas para que solo responda a un tipo específico de luz: una luz azul en el punto focal del láser, producida por el proceso de conversión ascendente. Este rayo se escanea en tres dimensiones, por lo que se imprime de esa manera sin tener que superponerlo a nada. La resina resultante tiene una viscosidad más alta que el método tradicional, lo que le permite permanecer sin soporte después de la impresión.

«Diseñamos la resina, diseñamos el sistema para que la luz roja no haga nada», dijo Congreve. “Pero ese pequeño punto de luz azul desencadena una reacción química que endurece la resina y la convierte en plástico. Básicamente, esto significa que pasas ese láser por todo el sistema y solo en ese pequeño azul obtienes la polimerización. [only there] hacer que suceda la presión. Simplemente escaneamos ese punto azul en 3D y dondequiera que el punto azul golpea, se polimeriza y obtienes tu impresión 3D”.

Los investigadores usaron su impresora para producir un logotipo 3D de Harvard, un logotipo de Stanford y un bote pequeño, una prueba estándar pero difícil para las impresoras 3D debido al tamaño pequeño del bote y los detalles finos, como los ojos de buey que sobresalen y los espacios abiertos de la cabina.

Los investigadores, que incluían a Christopher Stokes del Instituto Rowland, planean desarrollar aún más el sistema para aumentar la velocidad y refinarlo para imprimir detalles aún más finos. El potencial de la impresión 3D volumétrica se considera un cambio de juego, ya que elimina la necesidad de estructuras de soporte complejas y acelera drásticamente el proceso cuando alcanza su máximo potencial. Piensa en el «Replicador» de «Star Trek» que materializa todos los objetos a la vez.

Pero por ahora, los investigadores saben que todavía les queda un largo camino por recorrer.

«Apenas estamos comenzando a arañar la superficie de lo que podría hacer esta nueva técnica», dijo Congreve.



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