Técnica de impresión 3D que reduce los residuos - Ciencia e Ingeniería de Materiales

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lunes, 5 de octubre de 2020

Técnica de impresión 3D que reduce los residuos

 


     

Resumen: La impresión 3D facilita la fabricación de varios productos, pero también tiene sus limitaciones, un grupo de investigadores desarrollaron una técnica capaz de reducir costos al aumentar la eficiencia del material a ser impreso.



Con la impresión 3D podemos diseñar un objeto en una computadora y fabricarlo más fácilmente que otros métodos, pero tiene ciertos puntos negativos como los residuos por de fabricación que aumentan los costos además de otros factores.

Los científicos estudiaron el fotocurado, una forma de impresión 3D, permite la solidificación de un modelo 3D en la interfaz de curado, se ha convertido en una técnica prometedora con una variedad de aplicaciones. Es más efectiva que otros procesos para la construcción de estructuras finas, ya que las otras tienen poca eficiencia de utilización de material húmedo y la eficiencia neta de utilización del material. En las otras técnicas, la adhesión, el residuo de resina líquida en la cuba y en la superficie sólida curada limitan la construcción de alta resolución y aumentan el costo, especialmente cuando se utilizan resinas caras.

A inspirarse de la superficie natural de la flor de loto, el líquido en la superficie puede reducir en gran medida la adhesión interfacial sobre el sustrato, lo que da como resultado el modo de contacto esférico de una gota de líquido, con esto en mente un grupo de científicos intentó fabricar estructuras 3D a partir a partir de una sola gota con alta eficiencia de utilización de material húmedo y neto. Esto se da gracias a la propiedad de retroceso de la línea de contacto trifásica (TCL) de la gota de resina.

Según la teoría existen tres interfaces involucradas: la interfaz entre la resina líquida y la resina curada, la interfaz entre la resina curada y la interfaz de curado, y la interfaz entre la resina líquida y la interfaz de curado, las cuales tienen que cumplir ciertos criterios de adherencia entre ellas, por lo cual los científicos probaron la capacidad de impresión 3D de una gota flexible comercial, comprobando así, la relación entre las interfaces.

Mostraron que en la técnica impresión 3D de una gota, la eficiencia de utilización del material neto y la fuerza de deshumectación depende del peso de la gota del líquido, el área de proyección de la fuente UV y el patrón de proyección de la fuente UV. Por lo que con un tamaño de gota más pequeño se puede tener un espesor adherido más pequeño. Una mayor área de superficie de la estructura 3D, produce más residuos y baja la eficiencia de utilización. Pero esta aumenta al variar el patrón de proyección UV de una forma redonda a una de forma de ranura V, que influye en la morfología de la línea de contacto y la distribución 3D de la resina liquida.

Por lo tanto, esta nueva técnica puede minimizar los residuos y mejorar las eficiencias, disminuyendo así los costos. La impresión 3D de una sola gota será de gran importancia para fabricación bajo demanda.

Esta investigación está publicada en la revista Nature.





Referencia:

Zhang Yu, Dong Zichao, Li Chuxin, et al. Continuous 3D printing from one single droplet, Nature Communications, 17 de setiembre, 2020; DOI: 10.1038/s41467-020-18518-1


Redaccion: Dennis Gonzales - UNILA