UC Berkeley desarrolla una impresora 3D que usa luz para tranformar líquidos en objetos sólidos
La UC Berkeley de California (EE UU) ha creado una nueva impresora 3D utiliza la luz para transformar líquidos viscosos en objetos sólidos complejos en cuestión de minutos. Sus creadores la llaman el ‘replicador’ como el dispositivo que en la serie Star Trek materializaba cualquier objeto bajo demanda. Este sistema crea objetos más suaves, flexibles y complejos que las impresoras 3D tradicionales y puede revestir un objeto ya existente con nuevos materiales.
“El hecho de que se pueda tomar un componente metálico o algo de otro proceso de fabricación y añadir una geometría personalizable, creo que puede cambiar la forma en que se diseñan los productos”, dijo Taylor.
Los investigadores de UC Berkeley utilizaron una nueva técnica de impresión 3D basada en luz para añadir un mango a un eje de destornillador. Foto de UC Berkeley por Stephen McNally.
“Este es el primer caso en el que no necesitamos construir piezas 3D personalizadas capa por capa”, dijo Brett Kelly, coprimer autor del documento que completó el trabajo mientras era estudiante de posgrado y trabajaba conjuntamente en UC Berkeley y Lawrence Livermore National Laboratory. “Hace que la impresión en 3D sea verdaderamente tridimensional”.
La impresora 3D funciona iluminando patrones cambiantes de luz a través de una ampolla rotativa de líquido. Un algoritmo de computadora calcula los patrones exactos de luz necesarios para dar forma a un objeto específico. Foto de UC Berkeley por Hayden Taylor.
Una tomografía computarizada al revés
Las tomografías computarizadas proyectan rayos X u otros tipos de radiación electromagnética en el cuerpo desde todos los ángulos diferentes. El análisis de los patrones de energía transmitida revela la geometría del objeto.
“Esencialmente, invertimos ese principio”, dijo Taylor. “Estamos tratando de crear un objeto en lugar de medirlo, pero en realidad gran parte de la teoría subyacente que nos permite hacer esto se puede traducir de la teoría que subyace en la tomografía computarizada”.
Además del patrón de la luz, que requiere cálculos complejos para obtener las formas e intensidades exactas, el otro gran desafío al que se enfrentaron los investigadores fue cómo formular un material que permanece líquido cuando se expone a un poco de luz, pero que reacciona para formar un sólido cuando se expone a mucha luz.
“El líquido que no se desea curar es, sin duda, el paso de los rayos de luz a través de él, por lo que es necesario que haya un umbral de exposición a la luz para esta transición de líquido a sólido”, aseguró Taylor.
Los investigadores formularon un líquido espeso y almibarado que se endurece en un sólido cuando se expone a un cierto umbral de luz. Foto de UC Berkeley por Stephen McNally.
“Nuestra técnica casi no genera residuos de material y el material no curado es 100 por ciento reutilizable”, dijo Hossein Heidari, estudiante de posgrado del laboratorio de Taylor en la Universidad de California en Berkeley y co-primer autor de la obra. “Esta es otra ventaja que viene con la impresión 3D sin soporte”.
Los objetos tampoco tienen que ser transparentes. Los investigadores imprimieron objetos que parecen ser opacos usando un tinte que transmite luz a la longitud de onda de curado pero que absorbe la mayoría de las otras longitudes de onda.
“Esto es particularmente satisfactorio para mí, porque crea un nuevo marco de impresión 3D volumétrica o ‘todo de una vez’ que hemos comenzado a establecer en los últimos años", dijo Maxim Shusteff, ingeniero del personal del laboratorio de Livermore. “Esperamos que esto abra el camino para que muchos otros investigadores exploren esta apasionante área de la tecnología”.
Indrasen Bhattacharya de UC Berkeley es el primer autor de la obra. Otros autores incluyen a Christopher M. Spadaccini del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
Este trabajo fue apoyado por los fondos de inicio de la facultad de UC Berkeley y por los fondos de investigación y desarrollo dirigidos por el laboratorio de Lawrence Livermore National Laboratory. El equipo ha presentado una solicitud de patente sobre la técnica.
