Investigadores desarrollan nuevo método de impresión 3D que produce objetos más fuertes + 5 veces más rápido

Actualizado: 05/07/2024

SWOMP (Selective Dual-Wavelength Olefin Metathesis 3D -Printing) utiliza longitudes de onda de luz duales para transformar la fabricación de materiales durante la impresión.

Impulsando la Impresión 3D

La impresión 3D ha revolucionado industrias como la aeroespacial, médica, automotriz y manufacturera, permitiendo la personalización de partes y prototipos de maneras previamente inimaginables. Esta tecnología ha mejorado significativamente la flexibilidad y la eficiencia de costos, al mismo tiempo que ha reducido los desechos y el tiempo de producción. Sin embargo, uno de los principales desafíos ha sido la fuerza limitada de muchos materiales impresos en 3D.

Un equipo de químicos y científicos de materiales de los Laboratorios Nacionales Sandia busca cambiar esta realidad. Han desarrollado un nuevo proceso de impresión que produce materiales no metálicos más fuertes en un tiempo récord, cinco veces más rápido que los métodos tradicionales de impresión 3D.

Esto abre un nuevo mundo de posibilidades sobre lo que puedes construir y para qué se pueden usar los materiales 3D.

Samuel Leguizamon

¿Cómo Funciona la Impresión 3D?

Tradicionalmente, la impresión 3D en cuba se logra irradiando una cuba de resina fotosensible líquida siguiendo un patrón deseado. A medida que la resina se expone a la luz desde debajo de la cuba, se cura y endurece en una capa de polímero. Luego, la capa curada se levanta y se proyecta un nuevo patrón debajo para curar las capas subsiguientes.

Un desafío importante es que, a medida que el polímero se cura, se adhiere a la capa anterior y al fondo de la cuba. Después de cada capa, el polímero curado debe despegarse lentamente de la cuba para evitar daños, lo que ralentiza significativamente el proceso de impresión 3D.

Después de hornear las galletas, debes dejarlas enfriar. Si intentaras despegar la galleta caliente de la bandeja, se rompería. Lo mismo sucedería con una impresora 3D si intentaras imprimir cada capa rápidamente. Tu trabajo se deformaría.

Leah Appelhans

Leguizamon, Appelhans, el ex empleado de Sandia Jeff Foster y el científico de polímeros Alex Commisso idearon una manera de enfriar las «galletas» más rápidamente, utilizando una combinación de luz ultravioleta y luz azul.

Fortaleciendo los Materiales 3D

Este nuevo proceso no solo se trata de eficiencia, sino también de fortalecer los materiales impresos en 3D y hacerlos más versátiles. La mayoría de los materiales impresos mediante polimerización en cuba son a base de acrílico, que no es el material más fuerte.

Es muy difícil usar estos materiales en entornos exigentes como la aeronáutica, el espacio, la industria automotriz; son entornos muy duros.

Bob Sleeper

El equipo se orientó hacia el material dicyclopentadieno, comúnmente utilizado en la producción de pinturas, barnices y retardantes de llama para plásticos. Desarrollaron una forma de polimerizarlo más rápidamente con luz para que pueda usarse de manera más eficiente en la impresión 3D.

Cambiamos los bloques de construcción de los materiales de acrílicos a basados en olefinas. Esto nos permite imprimir materiales que son mucho más resistentes.

Samuel Leguizamon

Abriendo un Nuevo Mundo en la Impresión 3D

Este equipo espera que su nuevo proceso de impresión expanda el mundo de la impresión 3D. Mientras el proyecto inicialmente recibió financiación a través de un programa de exploración rápida de tres meses, ahora está respaldado por un programa de maduración tecnológica de Sandia.

Nuestro objetivo es ampliar el conjunto de herramientas de materiales disponibles. Queremos que diseñadores, investigadores e ingenieros puedan seleccionar el tipo de material que deseen utilizar.

Leah Appelhans

Un día, esperan ver estas partes impresas en 3D en cohetes, motores, baterías y quizás incluso en aplicaciones de fusión. Leguizamon menciona que ya están en conversaciones con investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore para explorar aplicaciones.

También vislumbran un mundo donde la impresión 3D pueda realizarse más fácilmente en áreas remotas.

Estamos mirando ubicaciones donde la maquinaria y las partes no están fácilmente disponibles; como en el espacio, en la luna o en una base militar de EE.UU. en Medio Oriente. Puedes llevar contigo algunos materiales ligeros y fabricar lo que necesites en el momento.

Bob Sleeper

Las posibilidades son infinitas y abren un horizonte emocionante para el futuro de la impresión 3D, no solo en campos tradicionales sino también en aplicaciones innovadoras y desafiantes.

Vía sandia.gov

Preguntas frecuentes.

• ¿Qué es SWOMP y cómo revoluciona la impresión 3D? SWOMP (Selective Dual-Wavelength Olefin Metathesis 3D Printing) es un nuevo proceso de impresión 3D que utiliza longitudes de onda de luz duales para transformar la fabricación de materiales durante la impresión, haciéndola hasta cinco veces más rápida y produciendo materiales no metálicos más fuertes.
• ¿Cuáles son los beneficios de utilizar SWOMP en la impresión 3D? Este método no solo acelera el proceso de impresión 3D, sino que también fortalece los materiales impresos, haciéndolos más versátiles para su uso en entornos exigentes como la aeronáutica, el espacio, y la industria automotriz.
• ¿Cómo supera SWOMP los desafíos tradicionales de la impresión 3D? A diferencia de los métodos convencionales que enfrentan limitaciones de velocidad debido al proceso de curado de cada capa, SWOMP emplea una combinación de luz ultravioleta y luz azul para «enfriar las galletas» más rápidamente, permitiendo un proceso de impresión más rápido y eficiente.
• ¿Qué tipo de materiales permite imprimir SWOMP y por qué es innovador? El equipo detrás de SWOMP se orientó hacia el material dicyclopentadieno, utilizado en pinturas y barnices, desarrollando una forma de polimerizarlo rápidamente con luz. Esto representa un cambio de los materiales acrílicos a los basados en olefinas, permitiendo imprimir materiales mucho más resistentes.
• ¿Cuál es el futuro de la impresión 3D con el desarrollo de SWOMP? Los investigadores esperan que SWOMP amplíe el mundo de la impresión 3D, permitiendo a diseñadores, investigadores e ingenieros seleccionar materiales más resistentes para aplicaciones innovadoras, incluso en áreas remotas como el espacio o bases militares.