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– Los científicos de KIT desarrollan un nuevo sistema de impresión 3D para estructuras submétricas con una precisión de velocidad récord
Courtesy KIT: Las impresoras 3D que imprimen en milímetros o más se utilizan actualmente en una amplia variedad de procesos de producción industrial. Sin embargo, muchas aplicaciones requieren una impresión a escala micrométrica precisa y una velocidad de impresión significativamente mayor. Los investigadores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) han desarrollado un sistema con el que los objetos de alta precisión, con dimensiones en centímetros, con detalles en un tamaño submicrométrico, pueden imprimirse a velocidades que aún no se han logrado. Presentan este sistema en un volumen especial de la revista Advanced Functional Materials. (DOI: 10.1002 / adfm.201907795).
Para demostrar no solo la velocidad, sino también la fiabilidad de su estructura, los investigadores imprimieron una estructura de cuadrícula de 60 milímetros cúbicos con detalles hasta la escala micrométrica que contiene más de 300 mil millones de vóxeles. (Un vóxel es el análogo tridimensional del píxel en la impresión 2D). “Con la impresión de este metamaterial, estamos rompiendo el récord alcanzado con alas de avión impresas en 3D por un largo camino: un nuevo récord mundial”, explica el profesor Martin Wegener, portavoz del grupo de excelencia “Material 3D personalizado”. (3DMM2O) se desarrolló el sistema.
Con este tipo de impresión 3D, el punto de luz de un láser pasa a través de una fotorresistencia líquida bajo el control de la computadora. Solo el material en el punto focal del láser está expuesto y curado. “Los puntos focales corresponden a los inyectores de la impresora de inyección de tinta, con la diferencia de que funcionan en tres dimensiones”, dice Vincent Hahn, primer autor de la publicación. Esto crea estructuras de filigrana de alta precisión para diversas áreas de aplicación, como óptica y fotónica, ciencia de materiales, biotecnología o tecnología de seguridad. Por lo general, anteriormente era posible generar unos cientos de miles de vóxeles por segundo con un solo punto de luz láser. Era casi cien veces más lento que las impresoras gráficas de inyección de tinta. Este hecho ha obstaculizado muchas aplicaciones hasta ahora.
Los científicos de KIT y la Universidad Tecnológica de Queensland (QUT) en Brisbane / Australia han desarrollado un nuevo sistema dentro del Cluster of Excellence 3DMM2O. Usando una óptica especial, el rayo láser se divide en nueve rayos parciales, cada uno de los cuales se agrupa en un punto focal. Los nueve haces parciales se pueden usar en paralelo, y gracias al control electrónico mejorado, ahora se pueden mover mucho más rápido que antes. Con algunas mejoras técnicas adicionales, los investigadores en impresión 3D han alcanzado velocidades de impresión de alrededor de diez millones de vóxeles por segundo y ahora están a la par con las impresoras de inyección de tinta gráfica 2D. Sin embargo, la investigación y el desarrollo en KIT siguen bajo alta presión. “Después de todo, las impresoras 3D no solo quieren imprimir el equivalente de una hoja, sino también libros gruesos”, dice Hahn. Los avances en química fueron particularmente necesarios para esto, por ejemplo, tendrían que desarrollarse sistemas fotorresistentes más sensibles para poder producir aún más puntos focales con la misma potencia que el láser.
Publicacion:
Vincent Hahn, Pascal Kiefer, Tobias Frenzel, Jingyuan Qu, Eva Blasco, Christopher Barner-Kowollik y Martin Wegener: “Montaje rápido de pequeños bloques de construcción de materiales (vóxeles) en grandes metamateriales 3D funcionales”. Materiales funcionales avanzados, 10.1002 / adfm.201907795.
Fuente: KIT
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