Desde los alunizajes hasta los teléfonos móviles, muchas de las visiones descabelladas de la ciencia ficción se han transformado en realidad. En el último ejemplo de esta tendencia, los científicos informan que han desarrollado una poderosa impresora que podría simplificar la creación de estructuras de autoensamblaje quepueden cambiar de forma después de exponerse al calor y otros estímulos. Dicen que esta tecnología única podría acelerar el uso de la impresión 4-D en la industria aeroespacial, medicina y otras industrias.
Los investigadores presentan su trabajo hoy en la 255a Reunión y Exposición Nacional de la Sociedad Química Estadounidense ACS.
"Estamos a punto de crear una nueva generación de dispositivos que podrían expandir enormemente las aplicaciones prácticas para la impresión 3-D y 4-D", dice H. Jerry Qi, Ph.D. "Nuestra impresora prototipo se integramuchas características que parecen simplificar y acelerar los procesos utilizados en la impresión tradicional en 3-D. Como resultado, podemos usar una variedad de materiales para crear componentes duros y blandos al mismo tiempo, incorporar cableado conductivo directamente en estructuras que cambian de forma,y finalmente preparó el escenario para el desarrollo de una gran cantidad de productos 4-D que podrían remodelar nuestro mundo "
La impresión 4-D es una tecnología emergente que permite que los componentes impresos en 3-D cambien su forma con el tiempo después de la exposición al calor, la luz, la humedad y otros desencadenantes ambientales. Sin embargo, la impresión 4-D sigue siendo un desafío, en parte porquea menudo requiere pasos complejos de procesamiento posterior que requieren mucho tiempo para programar mecánicamente cada componente. Además, muchas impresoras comerciales solo pueden imprimir estructuras 4-D compuestas de un solo material.
El año pasado, Qi y sus colegas del Instituto de Tecnología de Georgia, en colaboración con científicos de la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur, utilizaron un compuesto de acrílico y epoxi junto con una impresora comercial y una fuente de calor para crear 4-D objetos, como una flor que puede cerrar sus pétalos o una estrella que se transforma en una cúpula. Estos objetos transformaron la forma hasta un 90 por ciento más rápido de lo posible porque los científicos incorporaron los tediosos pasos de programación mecánica directamente en la impresión 3DA partir de este trabajo, los investigadores buscaron desarrollar una impresora todo en uno para abordar otros desafíos de impresión 4-D y acercar la tecnología a la aplicación práctica.
La máquina que diseñaron finalmente combina cuatro técnicas de impresión diferentes, que incluyen aerosoles, chorro de tinta, escritura directa de tinta y modelado por deposición fundida. Puede manejar una multitud de materiales rígidos y elásticos, incluidos hidrogeles, tintas conductoras a base de nanopartículas de plata, elastómeros de cristal líquido ypolímeros con memoria de forma, o SMP. Los SMP, que son las sustancias más comunes utilizadas en la impresión 4-D, se pueden programar para "recordar" una forma y luego transformarla en calor. Con esta nueva tecnología, los investigadores pueden imprimir másSMP de calidad capaces de realizar cambios de forma más complejos que en el pasado, abriendo la puerta a una multitud de aplicaciones y diseños 4-D funcionales.
Los investigadores también pueden usar la impresora para proyectar una gama de sombras de luz blanca, gris o negra para formar y curar un componente en un sólido. Esta iluminación en escala de grises desencadena una reacción de reticulación que puede alterar el comportamiento del componente, dependiendo de la escala de grisesde sombra brillaba en ella. Entonces, por ejemplo, una sombra clara más brillante crea una parte que es más dura, mientras que una sombra más oscura produce una parte más suave. Como resultado, estos componentes pueden doblarse o estirarse de manera diferente a otras partes de la 4-Destructura a su alrededor.
La impresora puede incluso crear cableado eléctrico que se puede imprimir directamente en una antena, sensor u otro dispositivo eléctrico. El proceso se basa en un método de escritura directa de tinta para producir una línea de tinta de nanopartículas de plata. Una unidad de curado fotónico se seca yune las nanopartículas para formar un cable conductor. Luego, el componente de inyección de tinta de la impresora crea el revestimiento de plástico que recubre el cable.
Actualmente, el equipo de Qi también está trabajando con Children's Healthcare of Atlanta para determinar si esta nueva tecnología podría imprimir manos protésicas para niños nacidos con brazos malformados.
"Solo un pequeño grupo de niños tiene esta condición, por lo que no hay mucho interés comercial en ella y la mayoría de los seguros no cubren los gastos", dice Qi. "Pero estos niños tienen muchos desafíos en su vida diaria".vive, y esperamos que nuestra nueva impresora 4-D los ayude a superar algunas de estas dificultades ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Sociedad Americana de Química . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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