Preguntas y respuestas:Coimpresión líquido-sólido de sistemas funcionales completos

El profesor Robert MacCurdy y su equipo de la Universidad de Colorado en Boulder han desarrollado y caracterizado un método para imprimir estructuras 3D con el uso simultáneo de diferentes materiales, incluidos líquidos y sólidos, para producir sistemas funcionales completos, no solo componentes individuales.

Resúmenes técnicos: ¿Qué te hizo empezar con este proyecto?

Profesor Robert MacCurdy: Mi experiencia es en robótica, y me emocioné mucho al comienzo de mi trabajo de doctorado, tratando de pensar en formas en que podríamos automatizar el diseño y la fabricación de robots; esa sigue siendo la motivación central de mi trabajo.

Mi objetivo es desarrollar herramientas que permitan a los diseñadores humanos responder muy rápidamente a las nuevas necesidades y diseñar muy rápidamente, y luego fabricar robots para esas necesidades.

Resúmenes técnicos: ¿Puedes contarnos más sobre el proceso?

MacCurdy: Por lo general, todas las tintas de inyección de tinta se depositan como un líquido y luego se exponen al calor o la luz y se transforman en un sólido. Pero si además incluimos materiales que se mantienen permanentemente en estado líquido, podemos utilizar el líquido como material de soporte.

Tenemos tres escenarios diferentes, basados ​​en los dos materiales diferentes que estamos considerando. Si uno de los materiales es más flotante que el otro, se separarán como el agua y el aceite. Si hay diferenciales de tensión superficial entre los dos materiales, la gota superior, que de otro modo caería a través de la inferior, se mantendría en la interfaz por su tensión superficial.

Y finalmente, incluso si la densidad es incorrecta, e incluso si la tensión superficial es incorrecta, si puede fotopolimerizarlo lo suficientemente rápido como para que pase de líquido a sólido mientras aún está en la superficie y tiene otras gotas adyacentes. , también están fotopolimerizando. Entonces podrías crear estructuras físicas que quedarían bloqueadas en su lugar y no continuarían hundiéndose a través del líquido.

Eso nos permite imprimir estructuras, por ejemplo, espirales, que serían imposibles de limpiar con los materiales de soporte existentes. El método inkjet requiere material de soporte pero eventualmente hay que retirarlo.

Sin embargo, los materiales de soporte existentes son bastante difíciles de quitar de los canales en el tipo de espiral complicada y estructura similar a un capilar que creamos en nuestro laboratorio. En nuestro método, debido a que el material de soporte tiene una viscosidad tan baja, sale fácilmente de todos los canales con un poco de flujo de fluido.

Imprimimos el sólido y el líquido al mismo tiempo. Entonces, todo está listo para usar tan pronto como laves el material de soporte.

Resúmenes técnicos: ¿En lo que estás trabajando es una especie de tuercas y tornillos básicos que podrían usarse para construir cosas en el futuro?

MacCurdy: Así es, queremos agregar más pinturas a la paleta del pintor. Y el líquido es importante porque transmite ventajas que simplemente agregar un color diferente de un sólido no necesariamente ayudaría.

Vamos a continuar con el tema de los robots, pero exploraremos y ampliaremos los diferentes tipos de estructuras que podemos hacer.

Una versión editada de esta entrevista apareció en la edición de junio de 2022 de Tech Briefs .