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¿Cómo aumentar la adhesión entre capas para fortalecer la resistencia de las piezas?

Publicado el mayo 21, 2020 por Alicia M.

Investigadores de la Universidad Texas A&M y científicos de Essentium han desarrollado un método para fortalecer la adhesión entre capas de una pieza de plástico impresa en 3D. Al integrar los nanotubos de carbono y la ciencia del plasma directamente en el proceso de fabricación, podrían corregir este defecto de impresión y, por lo tanto, ofrecer piezas mecánicamente más resistentes. Concretamente, el equipo habría cubierto la superficie de cada capa con partículas de carbono, calentadas por una corriente eléctrica. Esta estaría producida por un haz de partículas de aire cargadas o plasma, lo que permitiría fortalecer el enlace entre capas y, por lo tanto, la parte final.

La familia de polímeros es muy popular en el mercado de fabricación aditiva: desde PLA clásico hasta materiales de alto rendimiento como PEKK, no faltan soluciones para diseñar una pieza. Si bien algunos plásticos son más fáciles de imprimir que otros, parece que se pueden encontrar algunos defectos independientemente del material utilizado. Pensamos, por ejemplo, en la adhesión entre capas o entre paredes: la unión entre las capas no se realiza debido a una temperatura de extrusión demasiado baja. Sin embargo, esto reducirá la resistencia final de la pieza en comparación con procesos como el moldeo por inyección. Tendríamos que calentar la parte impresa en 3D, pero como explica Micah Green, profesora de ingeniería química, “si colocas algo en un horno, se calentará todo, de modo que una parte impresa en 3D pueda deformarse y se derriten, perdiendo su forma. Lo que realmente necesitábamos era encontrar una manera de calentar solo las uniones entre las capas impresas y no toda la habitación”.

Los nanotubos de carbono podrían fortalecer la adhesión entre capas.

Por lo tanto, el equipo recurrió a los nanotubos de carbono: estas partículas pueden calentarse bajo el efecto de una corriente eléctrica. Por lo tanto, los investigadores cubrieron las partes con estas partículas de carbono durante la impresión para unir las capas. Luego se tuvo que aplicar una corriente eléctrica para activar los nanotubos. Los investigadores explican que luego desarrollaron un haz de partículas de aire cargadas, o plasma, capaces de transportar una carga eléctrica en la superficie de la parte impresa. La corriente podría pasar, calentar las partículas de carbono y unir las capas muy fuertemente.

Luego se llevaron a cabo varias pruebas: los investigadores afirman que su nuevo método permite obtener piezas tan resistentes como las diseñadas por inyección. Micah Green concluye: “El objetivo principal de la impresión 3D ha sido lograr que la resistencia de la pieza impresa en 3D sea comparable a la de una pieza moldeada. En este estudio, utilizamos con éxito el calentamiento localizado para fortalecer las piezas impresas en 3D, de modo que sus propiedades mecánicas ahora rivalizan con las de las piezas moldeadas. Gracias a nuestra tecnología, los usuarios ahora pueden imprimir una pieza personalizada, como una prótesis personalizada, y esta pieza tratada térmicamente será mucho más resistente que antes”. Un método lleno de promesas que podría tener un gran impacto en el mercado. Puedes encontrar toda la investigación AQUÍ.

Un haz de partículas de electricidad cargadas de aire permite calentar las partículas de carbono.

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