Los ingenieros de la Universidad de Maryland UMD han creado una nueva boquilla de impresión 3D que cambia de forma o "morphing" que se presentó como un frontispicio en la edición del 5 de enero de la revista Tecnologías de materiales avanzados.
La boquilla morphing del equipo ofrece a los investigadores nuevos medios para imprimir en 3D "compuestos rellenos de fibra": materiales compuestos de fibras cortas que aumentan las propiedades especiales sobre las piezas impresas en 3D tradicionales, como mejorar la resistencia de la pieza o la conductividad eléctrica. El desafío esque estas propiedades se basan en las direcciones u "orientaciones" de las fibras cortas, lo que ha sido difícil de controlar durante el proceso de impresión 3D, hasta ahora.
"Cuando se imprime en 3D con la boquilla morphing, el poder reside en sus actuadores laterales, que se pueden inflar como un globo para cambiar la forma de la boquilla y, a su vez, las orientaciones de las fibras", dijo Ryan Sochol, unprofesor asistente de ingeniería mecánica y director del Laboratorio de Fabricación Avanzada Bioinspired BAM en la Escuela de Ingeniería A. James Clark de la UMD.
Para demostrar su nuevo enfoque, los investigadores se fijaron en las aplicaciones emergentes de "impresión 4D". "La impresión 4D se refiere al concepto relativamente nuevo de objetos de impresión 3D que pueden remodelar o transformar según su entorno", dijo el profesor de ingeniería mecánica de la UMD.David Bigio, coautor del estudio. "En nuestro trabajo, observamos cómo las partes impresas se hinchaban cuando se sumergían en agua, y específicamente, si podíamos alterar ese comportamiento de hinchamiento usando nuestra boquilla morphing".
Los avances recientes en la impresión 4D se basan en materiales capaces tanto de expansión "anisotrópica", que se hincha más en una dirección que en otra, como de expansión "isotrópica", que se hincha de manera idéntica en todas las direcciones. Desafortunadamente, cambiar entre estas condiciones normalmente ha requerido que los investigadorespara imprimir con múltiples materiales diferentes.
"Lo emocionante fue descubrir que podíamos hacer que un solo material impreso cambiara entre la hinchazón anisotrópica e isotrópica con solo cambiar la forma de la boquilla durante el proceso de impresión 3D", dijo Connor Armstrong, autor principal del estudio. Armstrong desarrolló el enfoquecomo parte de su investigación de tesis de maestría en la UMD.
"Es importante destacar que la capacidad de la boquilla para transformarse e igualar la puntuación en términos de propiedades de hinchamiento no se limita a la impresión 4D", dijo el coautor del estudio y estudiante de pregrado de ingeniería mecánica recién graduado Noah Todd. "Nuestro enfoque podría aplicarsepara la impresión 3D de muchos otros materiales compuestos para personalizar sus propiedades elásticas, térmicas, magnéticas o eléctricas, por ejemplo ".
Curiosamente, para construir la boquilla morphing en sí, el equipo en realidad recurrió a una tecnología de impresión 3D diferente llamada "Impresión PolyJet". Este enfoque basado en inyección de tinta de múltiples materiales ofrecido por Terrapin Works 3D Printing Hub de UMD permitió a los investigadores imprimir en 3D susboquilla con materiales flexibles para los actuadores laterales inflables y el canal central que cambia de forma, pero luego materiales rígidos para la carcasa exterior y los puertos de acceso.
"El uso de la impresión 3D PolyJet de múltiples materiales nos permitió diseñar la boquilla con un rango de potencia operativa o un conjunto de magnitudes de presión que se pueden reproducir en prácticamente cualquier laboratorio de investigación", dijo el coautor del estudio y candidato a doctorado en ingeniería mecánica AbdullahAlsharhan.
En una aplicación de este nuevo enfoque, el equipo está explorando el uso de su estrategia para realizar aplicaciones biomédicas en las que los objetos impresos a granel podrían cambiar de forma en presencia de estímulos particulares del cuerpo. El equipo también está en conversaciones con varios laboratorios del Departamento de Defensautilizar la boquilla morphing para apoyar la producción de armas para la defensa y otros sistemas militares.
"Al proporcionar a los investigadores una forma accesible de imprimir en 3D materiales compuestos rellenos de fibra con control a pedido de las orientaciones de sus fibras y, por lo tanto, su rendimiento máximo", dijo Sochol, "este trabajo abre la puerta a nuevas aplicaciones de 3Dimpresión que aprovechan estas propiedades únicas del material y las capacidades distintivas que permiten ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Maryland . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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