Impresión líquido-sólido innovadora: Creando sistemas 3D totalmente funcionales con el nuevo método de Universidad de Colorado

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

Tech Briefs: ¿Qué te llevó a empezar este proyecto?

Profesor Robert MacCurdy: Mi background es en robótica, y me emocioné mucho al inicio de mi trabajo de doctorado, al intentar pensar en formas de automatizar el diseño y fabricación de robots — esa sigue siendo la motivación central de mi trabajo.

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

Tech Briefs: ¿Puedes contarnos más sobre el proceso?

MacCurdy: Típicamente, todas las tintas de inyección se depositan como líquido y luego se exponen a calor o luz y transicionan a sólido. Pero si también incluimos materiales que permanecen permanentemente como líquido, podemos usar el líquido como material de soporte.

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

Y finalmente, incluso si la densidad es incorrecta, y aunque la tensión superficial sea incorrecta, si puedes fotopolimerizarlo lo suficientemente rápido para que transicione de líquido a sólido mientras aún está en la superficie y tienes otras gotas adyacentes a él, también se están fotopolimerizando. Entonces podrías potencialmente 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 usando materiales de soporte existentes. El método de inyección requiere material de soporte pero eventualmente tienes que removerlo.

Sin embargo, los materiales de soporte existentes son bastante difíciles de remover de canales en el tipo de estructura espiral compleja y capilar que creamos en nuestro lab. En nuestro método, como el material de soporte es tan bajo en viscosidad, fluye fácilmente fuera de todos los canales con un poco de flujo de fluido.

Imprimimos el sólido y el líquido al mismo tiempo. Así que, está todo listo para usar en cuanto lavas el material de soporte.

Tech Briefs: ¿Es en lo que trabajas una especie de tuercas y tornillos básicos que podrían usarse para construir cosas en el futuro?

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

Vamos a continuar con el tema de robots pero explorar y expandir en los diferentes tipos de estructuras que podemos hacer.

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