Los investigadores de la Universidad Northwestern han desarrollado una nueva impresora 3D futurista que es tan grande y tan rápida que puede imprimir un objeto del tamaño de un humano adulto en solo un par de horas.
Llamada HARP impresión rápida de área alta, la nueva tecnología permite un rendimiento récord que puede fabricar productos bajo demanda. Durante los últimos 30 años, la mayoría de los esfuerzos en la impresión 3D se han dirigido a superar los límites de las tecnologías heredadas.A menudo, la búsqueda de piezas más grandes ha tenido un costo de velocidad, rendimiento y resolución. Con la tecnología HARP, este compromiso es innecesario, lo que le permite competir tanto con la resolución como con el rendimiento de las técnicas de fabricación tradicionales.
El prototipo de tecnología HARP mide 13 pies de alto con una cama de impresión de 2.5 pies cuadrados y puede imprimir aproximadamente medio metro en una hora, un rendimiento récord para el campo de impresión 3D. Esto significa que puede imprimir piezas individuales grandes omuchas partes pequeñas diferentes a la vez.
"La impresión 3D es conceptualmente poderosa pero ha sido limitada prácticamente", dijo Chad A. Mirkin, de Northwestern, quien dirigió el desarrollo del producto. "Si pudiéramos imprimir rápidamente sin limitaciones en materiales y tamaño, podríamos revolucionar la fabricación. HARP está preparado paraHaz eso."
Mirkin predice que HARP estará disponible comercialmente en los próximos 18 meses.
El trabajo se publicará el 18 de octubre en la revista Science. Mirkin es el profesor de química George B. Rathmann en el Colegio de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y director del Instituto Internacional de Nanotecnología. David Walker y James Hedrick, ambos investigadoresen el laboratorio de Mirkin, coautor del papel.
Manteniéndolo fresco
HARP utiliza una nueva versión de estereolitografía pendiente de patente, un tipo de impresión 3D que convierte el plástico líquido en objetos sólidos. HARP imprime verticalmente y utiliza luz ultravioleta proyectada para curar las resinas líquidas en plástico endurecido. Este proceso puede imprimir piezas queson duras, elásticas o incluso cerámicas. Estas piezas impresas continuamente son mecánicamente robustas en comparación con las estructuras laminadas comunes a otras tecnologías de impresión 3D. Se pueden usar como piezas para automóviles, aviones, odontología, aparatos ortopédicos, moda y mucho más.
Un factor limitante importante para las impresoras 3D actuales es el calor. Cada impresora 3D a base de resina genera mucho calor cuando se ejecuta a altas velocidades, a veces superiores a 180 grados Celsius. Esto no solo conduce a temperaturas peligrosamente altas en la superficie, sino que tambiénpuede hacer que las piezas impresas se agrieten y se deformen. Cuanto más rápido sea, más calor generará la impresora. Y si es grande y rápido, el calor es increíblemente intenso.
Este problema ha convencido a la mayoría de las empresas de impresión 3D a permanecer pequeñas. "Cuando estas impresoras funcionan a altas velocidades, se genera una gran cantidad de calor de la polimerización de la resina", dijo Walker. "No tienen forma de disiparla."
'Teflón líquido'
La tecnología Northwestern evita este problema con un líquido antiadherente que se comporta como teflón líquido. HARP proyecta luz a través de una ventana para solidificar la resina sobre una placa que se mueve verticalmente. El teflón líquido fluye sobre la ventana para eliminar el calor y luego lo circulauna unidad de enfriamiento
"Nuestra tecnología genera calor al igual que las otras", dijo Mirkin. "Pero tenemos una interfaz que elimina el calor".
"La interfaz también es antiadherente, lo que evita que la resina se adhiera a la impresora", agregó Hedrick. "Esto aumenta la velocidad de la impresora en cien veces porque las partes no tienen que cortarse repetidamente desde la parte inferior de la impresión-IVA."
Adiós, almacenes
Los métodos de fabricación actuales pueden ser procesos engorrosos. A menudo requieren el llenado de moldes prediseñados, que son caros, estáticos y ocupan un valioso espacio de almacenamiento. Utilizando moldes, los fabricantes imprimen piezas de antemano, a menudo adivinando cuánto podrían necesitar.y almacenarlos en almacenes gigantes.
Aunque la impresión 3D está pasando de la creación de prototipos a la fabricación, el tamaño y la velocidad actuales de las impresoras 3D los han limitado a la producción de lotes pequeños. HARP es la primera impresora que puede manejar lotes grandes y piezas grandes además de piezas pequeñas.
"Cuando puede imprimir de forma rápida y grande, realmente puede cambiar la forma en que pensamos sobre la fabricación", dijo Mirkin. "Con HARP, puede construir lo que quiera sin moldes y sin un almacén lleno de piezas. Puede imprimir cualquier cosate puedes imaginar a pedido "
El más grande en su clase
Mientras que otras tecnologías de impresión han disminuido o reducido su resolución para ir a lo grande, HARP no hace tales concesiones.
"Obviamente, hay muchos tipos de impresoras 3D: ves impresoras que construyen edificios, puentes y carrocerías, y viceversa ves impresoras que pueden hacer piezas pequeñas a resoluciones muy altas", dijo Walker. "Estamos entusiasmados".porque esta es la impresora más grande y de mayor rendimiento en su clase "
Las impresoras en la escala de HARP a menudo producen piezas que deben lijarse o mecanizarse hasta su geometría final. Esto agrega un gran costo de mano de obra al proceso de producción. HARP pertenece a una clase de impresoras 3D que utilizan patrones de luz de alta resoluciónpara lograr piezas listas para usar sin un procesamiento posterior extenso. El resultado es una ruta comercialmente viable para la fabricación de bienes de consumo.
Nano se hace grande
Mirkin inventó la impresora más pequeña del mundo en 1999. La tecnología, llamada nanolitografía de pluma sumergida, utiliza un bolígrafo pequeño para modelar características a nanoescala. Luego hizo la transición a un conjunto de bolígrafos pequeños que canaliza la luz a través de cada bolígrafo para generar localmente características de la fotomateriales sensibles. La interfaz especial antiadherente utilizada en HARP se originó al trabajar para desarrollar esta tecnología en una impresora 3D a nanoescala.
"Desde un punto de vista volumétrico, hemos abarcado más de 18 órdenes de magnitud", dijo Mirkin.
El estudio, "Impresión 3D rápida, de gran volumen, controlada térmicamente utilizando una interfaz líquida móvil", fue respaldado por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea número de premio FA9550-16-1-0150, el Departamento de EE.UU. deEnergía número de premio DE-SC0000989 y la Fundación Sherman Fairchild.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad del Noroeste . Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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