Un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia y otras dos instituciones ha desarrollado un nuevo método de impresión en 3-D para crear objetos que pueden transformarse permanentemente en una variedad de formas diferentes en respuesta al calor.
El equipo, que incluía investigadores de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur SUTD y la Universidad Xi'an Jiaotong en China, creó los objetos imprimiendo capas de polímeros con memoria de forma con cada capa diseñada para responder de manera diferente cuando se exponen al calor.
"Este nuevo enfoque simplifica y aumenta significativamente el potencial de la impresión 4-D al incorporar el paso de procesamiento mecánico de programación directamente en el proceso de impresión 3-D", dijo Jerry Qi, profesor de la Escuela de W. Georgeru WoodruffIngeniería mecánica en Georgia Tech. "Esto permite que los componentes impresos en 3D de alta resolución se diseñen mediante simulación por computadora, se impriman en 3D y luego se transformen directa y rápidamente en nuevas configuraciones permanentes simplemente calentando".
La investigación se informó el 12 de abril en la revista Avances científicos , una publicación de la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia. El trabajo está financiado por la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea de los EE. UU., La Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Y la Fundación Nacional de Investigación de Singapur a través del Centro SUTD DManD.
Su desarrollo de los nuevos objetos impresos en 3D sigue el trabajo anterior que el equipo había realizado utilizando polímeros con memoria de forma inteligente SMP, que tienen la capacidad de recordar una forma y cambiar a otra forma programada cuando se aplica calor uniforme, para hacerobjetos que podrían doblarse a lo largo de las bisagras.
"El enfoque puede lograr un tiempo de impresión y ahorro de material de hasta el 90 por ciento, al tiempo que elimina por completo la programación mecánica que requiere mucho tiempo del flujo de trabajo de diseño y fabricación", dijo Qi.
Para demostrar las capacidades del nuevo proceso, el equipo fabricó varios objetos que podrían doblarse o expandirse rápidamente cuando se sumergen en agua caliente, incluido un modelo de una flor cuyos pétalos se doblan como una margarita real que responde a la luz del sol y una forma de celosíaobjeto que podría expandirse casi ocho veces su tamaño original.
"Nuestros materiales compuestos a temperatura ambiente tienen un material que es blando pero puede programarse para contener tensión interna, mientras que el otro material es rígido", dijo Zhen Ding, investigador postdoctoral en la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur. "Usamossimulaciones computacionales para diseñar componentes compuestos donde el material rígido tiene una forma y un tamaño que evitan la liberación del esfuerzo interno programado del material blando después de la impresión en 3D. Al calentar el material rígido se ablanda y permite que el material blando libere su estrés yesto da como resultado un cambio, a menudo dramático, en la forma del producto ".
Los nuevos objetos 4-D podrían habilitar una gama de nuevas características del producto, como permitir productos que podrían apilarse planos o enrollarse para su envío y luego expandirse una vez en uso, dijeron los investigadores. Eventualmente, la tecnología podría habilitar componentes que podríanresponda a estímulos como la temperatura, la humedad o la luz de forma precisa para crear estructuras espaciales, dispositivos médicos desplegables, robots, juguetes y otras estructuras.
"El avance clave de este trabajo es un método de impresión 4-D que se simplifica drásticamente y permite la creación de productos reprogramables tridimensionales complejos de alta resolución", dijo Martin L. Dunn, profesor de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapurquien también es el director del Centro de Diseño y Fabricación Digital de SUTD. "Promete habilitar innumerables aplicaciones en dispositivos biomédicos, electrónica 3-D y productos de consumo. Incluso abre la puerta a un nuevo paradigma en el diseño de productos, donde los componentes sondiseñado desde el principio para habitar múltiples configuraciones durante el servicio "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Georgia . Original escrito por Josh Brown. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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