Investigadores utilizan hologramas para mejorar el proceso de impresión 3D

¿Pueden los hologramas mejorar el proceso de fabricación aditiva? Este es el tema de un estudio realizado por un equipo de científicos de la EPFL y la Universidad del Sur de Dinamarca. En concreto, trataron de entender cómo perfeccionar la fabricación aditiva volumétrica tomográfica (TVAM). En lugar de depositar el material capa por capa, se proyectan rayos láser sobre la bandeja de resina giratoria. Aunque este método ahorra mucho tiempo, también es más ineficaz y consume más energía. Pero el equipo de científicos parece haber encontrado una solución proyectando un holograma directamente sobre la bandeja de resina en movimiento. ¿Qué impacto podría tener este método en el mercado de la fabricación aditiva?

Llevamos años oyendo hablar de la impresión 3D volumétrica, también conocida como impresión 3D tomográfica. Consiste en proyectar repetidamente un patrón en una cuba llena de resina líquida transparente, desde diferentes ángulos. A diferencia de la fabricación aditiva, es posible crear una forma en una sola operación, ya que no se superponen capas, sino que se «congela» un volumen definido de material. Además de la rapidez del proceso, el usuario también se libera de la necesidad de soportes de impresión, ya que la resina actúa como tal, del mismo modo que la bandeja de polvo en SLS.

Sin embargo, este proceso tiene ciertas limitaciones. Sólo el 1% de la luz codificada incide realmente en la resina para crear la pieza, lo que requiere mucha luz para garantizar buenos resultados. Para superar este reto, los investigadores proyectaron un holograma directamente sobre la bandeja de resina giratoria. Descubrieron que así no sólo se reducía la cantidad de energía necesaria, sino que también aumentaba significativamente la resolución. Christophe Moser director del equipo de investigación, explica:

Todas las entradas de píxeles contribuyen a la imagen holográfica en todos los planos. Esto nos proporciona una mayor eficiencia lumínica, así como una mejor resolución espacial en el objeto 3D final, ya que los patrones proyectados pueden controlarse en la profundidad de proyección.

El equipo se basa en HoloTile para generar los hologramas, un método que les permite reproducir piezas en 3D con mayor fidelidad. Hasta ahora, han impreso en 3D varias piezas, como un banco, cilindros y esferas. Todo ello en menos de 60 segundos y utilizando 25 veces menos potencia óptica que otros métodos de impresión volumétrica.

El proceso aún debe optimizarse más. De hecho, los investigadores explican que les gustaría eliminar la necesidad de girar el depósito de resina para simplificar el proceso y reducir aún más el consumo de energía. Por último, en cuanto a las aplicaciones, el equipo apunta un interesante potencial para aplicaciones biomédicas. María Isabel Álvarez-Castaño, estudiante de la EPFL y autora principal, concluye: “Estamos interesados en utilizar nuestro enfoque para construir en 3D formas complejas de estructuras biológicas, lo que nos permitiría bioimprimir, por ejemplo, modelos a escala real de tejidos u órganos”. Puedes obtener más información sobre el uso de hologramas en la impresión 3D, AQUÍ.

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*Créditos de todas las fotos: LAPD EPFL