Los investigadores han desarrollado un método de impresión 3D automatizado que puede producir microestructuras 3D multicolores utilizando diferentes materiales. El nuevo método podría usarse para fabricar una variedad de componentes ópticos, incluidos sensores ópticos y actuadores impulsados por luz, así como estructuras multimateriales para aplicaciones comorobótica blanda y aplicaciones médicas.
"La combinación de varios tipos de materiales se puede utilizar para crear una función que no se puede realizar con un solo material", dijo el líder del equipo de investigación Shoji Maruo de la Universidad Nacional de Yokohama en Japón. "Métodos como el nuestro que permiten la fabricación en un solo paso de materiales múltiplesestructuras elimina los procesos de ensamblaje, permitiendo la producción de dispositivos con alta precisión y bajo costo. "
En la revista The Optical Society OSA Materiales ópticos Express , Maruo y sus colegas describen su nuevo método de impresión 3D y lo demuestran mediante la creación de varias estructuras 3D multicolores. Su técnica se basa en la estereolitografía, un método de impresión 3D que es ideal para fabricar microdispositivos porque utiliza un rayo láser muy enfocado para hacer intrincadoscaracterísticas detalladas.
"La capacidad de fabricar elementos ópticos de microescala multimaterial utilizando impresión 3D podría ayudar en la miniaturización de dispositivos ópticos utilizados para tratamientos y diagnósticos médicos", dijo Maruo. "Esto podría mejorar la capacidad de usar estos dispositivos en o sobre el cuerpo mientras tambiénpermitiéndoles ser desechables, lo que ayudaría a proporcionar un diagnóstico médico avanzado y seguro ".
Optimización de la estereolitografía en color
La estereolitografía construye una estructura 3D de alta precisión mediante el uso de un láser para endurecer los materiales activados por luz conocidos como resinas fotocurables capa por capa. Los microfluidos se utilizan a menudo para contener las resinas líquidas, pero es un desafío mantener las diferentesque las resinas se contaminen entre sí al cambiar de material sin crear grandes cantidades de desechos o formar burbujas de aire en el objeto impreso.
En el nuevo trabajo, los investigadores desarrollaron una forma de mantener los diversos materiales en un estado de gota, lo que les permite intercambiarlos más fácilmente en un espacio cerrado como un microcanal sin crear desechos. Para suprimir las burbujas de aire, el 3D-La estructura impresa se mueve dentro de la resina cada vez que se reemplaza una resina. También integraron un proceso de dos pasos para limpiar la estructura impresa en 3D cuando se cambian las resinas para evitar completamente la contaminación cruzada.
Para implementar este enfoque optimizado, los investigadores crearon una paleta para contener varias resinas y la colocaron, dos tanques de limpieza y una boquilla de soplado de aire en un escenario motorizado ". Todos los procesos, incluida la impresión 3D, el reemplazo de resina, la eliminación de burbujas y la limpiezase llevan a cabo secuencialmente utilizando el software que desarrollamos ", dijo Maruo." Esto permite que se creen automáticamente microestructuras 3D multicolores ".
Creación de estructuras 3D multicolores
Los investigadores probaron el enfoque colocando varios tipos de resinas fotocurables en una paleta y usándolas para crear microestructuras 3D. Para una de estas estructuras de demostración, un pequeño cubo multicolor de solo 1,5 milímetros de ancho, el sistema de impresión 3D intercambia cinco colores de resina.250 veces durante un proceso de fabricación de 6 horas. Los investigadores también demostraron que el ajuste del número de capas de resinas multicolores permitió ajustar la absorbancia de cada parte de la estructura, lo que les permitió crear microestructuras con colores como el negro mediante la combinación de capas derojo, azul, verde y amarillo.
"Este método se puede aplicar no solo a resinas multicolores, sino también a una variedad más amplia de materiales", dijo Maruo. "Por ejemplo, mezclar varias micropartículas o nanopartículas de cerámica con una resina fotocurable se puede utilizar para imprimir en 3D varios tipos devidrio. También podría usarse con materiales cerámicos biocompatibles para crear andamios para la regeneración de huesos y dientes ".
Los investigadores ahora están trabajando para acortar el tiempo requerido para procesos como el reemplazo de resina y la remoción de burbujas para permitir una fabricación aún más rápida. También planean usar la tecnología que demostraron anteriormente para construir un sistema de fabricación multiescala en el que la resolución de fabricación puede sercambió de menos de un micrómetro a varias decenas de micrómetros modificando la lente de enfoque y las condiciones de exposición al láser.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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