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La espuma expandible facilita la impresión 3D de gran formato

Published on mayo 26, 2020 by Alicia M.

A pesar de sus muchas ventajas, la fabricación aditiva tiene sus límites, algunos más obvios y otros más frustrantes. Por ejemplo, todos sabemos que el tamaño de las piezas producidas con una impresora 3D está directamente relacionado con las dimensiones de la máquina. Para obtener piezas de gran formato, a menudo hay que hacer varias impresiones y luego ensamblarlas entre ellas. Ya hemos visto que es posible la impresión 3D de gran formato, pero hay menos sistemas disponibles que las máquinas de oficina más compactas. Una de las máquinas más grandes del mercado actual puede imprimir volúmenes de hasta 1 metro cúbico. Pero, ¿qué pasa si el tamaño de estas piezas ya no dependiera de la máquina sino que se pudiera controlar directamente a través del material de impresión? En un artículo de investigación publicado en Applied Materials & Interfaces, un equipo de científicos está estudiando la extensibilidad de la impresión 3D de espuma como una posible solución para limitar los volúmenes de construcción.

En su artículo titulado “Espuma altamente expandible para la impresión litográfica en 3D”, los investigadores de la Universidad de California, en San Diego, explican que han desarrollado una resina prepolimérica expandible para la fabricación de aditivos litográficos. La impresión litográfica en 3D, que se basa en el proceso de polimerización, endurece las capas de material, en este caso la resina, utilizando una fuente de luz. Bajo el efecto del calor, la resina de prepolímero puede expandirse después de ser impresa en 3D para producir piezas hasta 40 veces su volumen original. Por lo tanto, el volumen de construcción de la impresora 3D ya no limita el tamaño de las piezas mediante este proceso.

Bajo el efecto del calor, la pieza crece gradualmente

La impresión 3D de espuma y sus aplicaciones

Para desarrollar el material adecuado, el equipo explica que eligieron un monómero que sirve de base para la resina de polímero: metacrilato de 2-hidroxietilo. Luego, tuvo que encontrar la concentración óptima de fotoiniciador y un agente de expansión apropiado para emparejar el monómero. Después de varias pruebas, el equipo acordó un agente espumante no tradicional generalmente utilizado con polímeros del tipo de poliestireno. Luego, los investigadores imprimieron una esfera hueca con una estructura reticular. Cuando se calienta en un horno, un componente volátil de la resina produce burbujas en forma de gas, creando así una especie de espuma de poliestireno. Según el equipo, la pieza se ha vuelto 40 veces más grande en volumen que el objeto original.

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¿Cuáles serían entonces las aplicaciones realizadas con esta espuma expandible? Los investigadores explican en su estudio: “Las geometrías complejas compuestas de espumas porosas tienen implicaciones en áreas tecnológicamente exigentes como la arquitectura, el sector aeroespacial, la energía y la biomedicina”. Por ejemplo, el equipo imprimió un bote que pudo soportar 20 veces el peso cuando se amplió. También se diseñó una turbina eólica, capaz de producir una pequeña cantidad de electricidad en su tamaño más grande. Aunque el nuevo material no es tan fuerte como la espuma de poliestireno, algún día podría usarse para acolchado, alas, ayudas de flotabilidad o incluso hábitats expandibles para astronautas, según los investigadores. Puede encontrar más información AQUÍ y en el video a continuación.

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