Los investigadores del Dartmouth College han logrado recientemente un notable avance con el desarrollo de un nuevo material de impresión en 3D. Esta innovadora “tinta inteligente” permitirá la impresión 3D de objetos dinámicos que cambian de forma y color con el tiempo.
Impresión 3D con tinta inteligente
Este proceso ofrece una versión relativamente sencilla y asequible de lo que a menudo se denomina impresión 4D, la próxima generación de fabricación aditiva, y podría tener todo tipo de aplicaciones en áreas como la biomedicina y la industria energética.
Pruebas con tinta inteligente (impresión 4D).
“Esta técnica da vida a objetos impresos en 3D“, dijo Chenfeng Ke, profesor asistente de Química en Dartmouth.
“Mientras que muchas estructuras impresas en 3D son sólo formas que no reflejan las propiedades moleculares del material, estas tintas aportan moléculas funcionales al mundo de la impresión en 3D. Ahora podemos imprimir objetos inteligentes para una variedad de usos”.
El proyecto pionero buscó una forma de ofrecer mayores niveles de control sobre la estructura molecular de los objetos impresos en 3D. Las ventajas de esto son enormes, con capacidades de diseño que se expanden enormemente.
¿Cómo se creó?
La tinta se creó utilizando un “medio” a base de polímeros, que puede integrar sistemas moleculares inteligentes en el gel de impresión 3D. Esto permite la transformación de sus funciones de la nanoescala a la macroescala. En lugar de endurecerse después de la impresión en 3D, el material se somete a otras reacciones químicas que unen los ingredientes moleculares activos y desencadenan transformaciones. Con la integración de rastreadores fluorescentes, por ejemplo, los objetos pueden cambiar de color en respuesta a un estímulo externo como la luz.
Otras propiedades
Otro ejemplo de los tipos de cambios que pueden sufrir estos objetos 3D impresos en 4D es la repetida expansión y contracción de tamaño mediante el uso de pilares supramoleculares.
Esta contracción puede utilizarse para reducir el tamaño de un objeto impreso en 3D hasta 100 veces, ofreciendo una resolución 10 veces mayor. Esto significa que el uso de la tinta del equipo de Dartmouth expandiría las capacidades de una impresora 3D regular al nivel de una mucho más sofisticada, permitiéndole imprimir en una resolución más alta sin ningún cambio en su operación, ya que la tinta preprograma las capacidades de transformación en el objeto.
“Este proceso puede utilizar una impresora de 1.000 dólares para imprimir lo que antes requería una impresora de 100.000 dólares”, dijo Ke. “Esta técnica es escalable, ampliamente adaptable y puede reducir dramáticamente los costos.”
Aplicaciones
Mientras que los sistemas 3D inteligentes que pueden adaptarse dinámicamente a su entorno y cambiar su configuración todavía están lejos, el desarrollo de esta nueva tinta inteligente definitivamente ya tiene algunos usos potenciales. La fabricación de filtros de precisión y dispositivos de almacenamiento mejorados se prevé actualmente como algo que se beneficiaría de la capacidad de controlar la estructura y planificar con precisión la transformación de un objeto después de la impresión 3D.
Conclusión
El equipo resumió el proyecto y su potencial futuro, afirmando:
“Creemos que este nuevo enfoque iniciará el desarrollo de materiales de impresión en 3D basados en moléculas pequeñas y acelerará enormemente el desarrollo de materiales y dispositivos inteligentes más allá de nuestro alcance actual, capaces de realizar tareas complejas en respuesta a los estímulos medioambientales”.
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