En lugar de construir filamentos de plástico capa por capa, un nuevo enfoque para la impresión 3D levanta formas complejas de un tanque de líquido hasta 100 veces más rápido que los procesos de impresión 3D convencionales, según han demostrado los investigadores de la Universidad de Michigan.
La impresión 3D podría cambiar el juego para trabajos de fabricación relativamente pequeños, produciendo menos de 10,000 artículos idénticos, porque significaría que los objetos podrían hacerse sin la necesidad de un molde que cuesta más de $ 10,000. Pero la forma más familiar de impresión 3D, que es como construir objetos en 3D con una serie de líneas 1D, no ha podido llenar ese vacío en las escalas de tiempo típicas de producción de una o dos semanas
"Usar enfoques convencionales, eso no es realmente posible a menos que tenga cientos de máquinas", dijo Timothy Scott, profesor asociado de ingeniería química de la UM que codirigió el desarrollo del nuevo enfoque de impresión 3D con Mark Burns, el profesor de TC Chang deIngeniería en UM.
Su método solidifica la resina líquida usando dos luces para controlar dónde se endurece la resina y dónde permanece fluida. Esto permite que el equipo solidifique la resina en patrones más sofisticados. Pueden hacer un bajorrelieve 3D en un solo disparoen lugar de en una serie de líneas 1D o secciones transversales 2D. Sus demostraciones de impresión incluyen una red, un bote de juguete y un bloque M.
"Es una de las primeras impresoras 3D verdaderas jamás hechas", dijo Burns, profesor de ingeniería química e ingeniería biomédica.
Pero el verdadero enfoque 3D no es un simple truco: fue necesario superar las limitaciones de los esfuerzos anteriores de impresión en tina. A saber, la resina tiende a solidificarse en la ventana por la que brilla la luz, deteniendo el trabajo de impresión tal como se muestra.comienza.
Al crear una región relativamente grande donde no se produce la solidificación, se pueden usar resinas más gruesas, potencialmente con aditivos en polvo fortalecedores, para producir objetos más duraderos. El método también supera la integridad estructural de la impresión 3D de filamentos, ya que esos objetos tienen poca fuerzaapunta a las interfaces entre capas.
"Puedes obtener materiales mucho más resistentes y mucho más resistentes al desgaste", dijo Scott.
Una solución anterior al problema de la solidificación en la ventana fue 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 sea arrastradalejos.
Pero debido a que este espacio es tan grueso como un trozo de cinta transparente, la resina debe estar muy líquida para fluir lo suficientemente rápido en el pequeño espacio entre el objeto recién solidificado y la ventana a medida que se levanta la pieza. Esto ha limitadoimpresión de cubas en productos pequeños y personalizados que serán tratados con relativa delicadeza, como dispositivos dentales y plantillas de 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, milímetros de grosor, permitiendo 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 brilla la luz. En el sistema de Michigan, también hay un fotoinhibidor, que responde a una longitud de onda diferente deligero.
En lugar de simplemente controlar la solidificación en un plano 2D, como lo hacen las técnicas actuales de impresión en cubas, 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 inventivos del enfoque, y Scott se está preparando para lanzar una nueva empresa.
Se publicará un documento que describa esta investigación Avances científicos , titulado, "Fabricación rápida y continua de aditivos mediante patrones volumétricos de inhibición de la polimerización"
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Materiales proporcionados por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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