Nuevo enfoque de fabricación digital de luz resuelve problemas comunes asociados con la impresión 3D

2 de noviembre de 2024 reporte

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por Bob Yirka, Phys.org

Un equipo de científicos de materiales, investigadores médicos e ingenieros afiliados a un gran número de instituciones en toda Australia ha desarrollado una nueva forma de llevar a cabo la manufactura de luz digital que supera los problemas con los métodos actuales. En su artículo publicado en la revista Nature, el grupo describe su nueva técnica, cómo funciona y las formas en que podría ser utilizada.

La impresión 3D tradicional implica rociar de manera precisa un material líquido desde una boquilla sobre un objeto donde se endurece al enfriarse, haciendo que crezca a medida que se agregan capas. La manufactura de luz digital es un tipo de impresión 3D que implica el uso de un láser para producir objetos 3D en lugar de una boquilla—la luz láser hace que un material líquido se endurezca.

Se han desarrollado dos enfoques. El primero es basado en ventanas, en el que un láser es disparado a través de una ventana transparente en un tanque de líquido precursor y sobre una plataforma, lo que resulta en el endurecimiento del precursor y el crecimiento del objeto deseado hacia abajo. El segundo enfoque se llama de arriba hacia abajo, y como su nombre sugiere, implica disparar un láser hacia abajo en una solución precursora, lo que resulta en que un objeto crezca hacia arriba.

Ambos enfoques sufren problemas para garantizar un flujo constante del precursor y en disipar el calor. En este nuevo esfuerzo, el equipo de investigación ha desarrollado una forma modificada del enfoque de arriba hacia abajo que supera ambos problemas—lo llaman impresión de interfaz dinámica.

El método implica cambiar el punto de impresión al menisco, que es la curva de la superficie del líquido (precursor). Se hace empleando un tanque para contener el fluido precursor y luego utilizando un cabezal de impresión tubular presurizado situado sobre el tanque. Tiene una válvula que permite agregar vibraciones acústicas que sirven para oscilar la presión del aire.

Para imprimir, se proyectan patrones de luz hacia abajo a través del tubo sobre el menisco mientras el cabezal de impresión se mueve. El objeto deseado crece hacia arriba desde el fondo del tanque, sumergido en el líquido precursor. La presión dentro del tubo se utiliza para controlar la forma tomada por el menisco. El recubrimiento del líquido sobre el objeto que se está imprimiendo se controla por la tensión superficial y se acelera con las vibraciones, lo que resulta en un flujo uniforme del precursor.

Las pruebas mostraron que el método es capaz de imprimir a velocidades de hasta 0.7 milímetros por segundo, con pocos errores y problemas mínimos con la dispersión del calor debido al movimiento continuo del fluido precursor.

Más información: Callum Vidler et al, Impresión de interfaz dinámica, Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08077-6

Información del diario: Nature

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