Impresión 3D de materiales termoendurecibles sin soporte: un nuevo enfoque más rápido

¿Y si los procesos de resina pudieran prescindir de los soportes de impresión y facilitar así el proceso de fabricación? Esta es la reflexión que han llevado a cabo investigadores de la Universidad de Xiamen y de la Universidad de California en Berkeley. Juntos, han ideado un nuevo enfoque para diseñar piezas a partir de un material termoendurecible sin recurrir a una estructura de soporte adicional. Para ello, han utilizado una técnica de escritura directa con tinta (DIW) combinada con un sistema de solidificación por láser. Se han impreso varias piezas para demostrar las capacidades de esta técnica: se ve claramente que pueden mantenerse en pie por sí solas, pero queda por ver si son igual de duraderas con el paso del tiempo.

Aunque muchos usuarios se sienten atraídos por la precisión de la impresión 3D con resina, esta sigue planteando algunos retos, como los tiempos de postratamiento, que pueden ser largos y alargar todo el flujo de trabajo de fabricación. De hecho, es necesario retirar los soportes de impresión, lavar la pieza y recocerla si es necesario. Aunque algunos fabricantes tratan de reducir al máximo estas limitaciones, aún no es una práctica muy extendida en el mercado y aún queda mucho por hacer. Además, la creación de estos soportes no siempre es fácil, ya que las propiedades del material no facilitan el mantenimiento de la estructura antes de la solidificación. Ahí es donde entra en juego esta nueva investigación.

Dezhi Wu es coautora principal del artículo que respalda esta investigación. Ella explica: «Los materiales termoendurecibles (como las siliconas) se utilizan ampliamente en aplicaciones de ingeniería e infraestructura. Sin embargo, sus procesos de impresión 3D requieren un tiempo de curado prolongado y complican las estructuras de soporte necesarias para fabricar estructuras autónomas, ya que estas se hunden y se derrumban antes de solidificarse. Las herramientas de fabricación láser de nuestro laboratorio se utilizan para imprimir directamente materiales de tinta termoendurecibles con el fin de endurecer la tinta al instante».

Por lo tanto, los investigadores utilizan un láser que pueden dirigir para solidificar directamente el material tan pronto como sale de la jeringa utilizada. Este enfoque permite acelerar el proceso de impresión, ya que la resina se endurece directamente, sin necesidad de sumergir la bandeja en el depósito, por ejemplo, o de proyectar gotas sobre una bandeja. Además, la técnica prescinde de soportes de impresión. Los investigadores son capaces de imprimir «en el aire».

Otra ventaja explicada por los investigadores es que este proceso permitiría programar las propiedades mecánicas y eléctricas de los materiales. Dezhi Wu afirma: «Las propiedades de las estructuras impresas en 3D son programables. Por ejemplo, la rigidez mecánica local y la conductividad eléctrica pueden ajustarse mediante los parámetros de impresión, de modo que diferentes zonas puedan hacerse más flexibles o más rígidas, y que su conductividad pueda ser alta o baja».

El equipo ha impreso en 3D varias estructuras para demostrar el potencial de su técnica. Entre ellas se encuentran sensores flexibles, componentes electrónicos extensibles e incluso robots magnéticos.

Dezhi Wu concluye: «Ahora tenemos previsto crear una plataforma de impresión 3D robusta para la construcción de dispositivos flexibles y multifuncionales. También ampliaremos la gama de tintas imprimibles y estudiaremos los parámetros de impresión óptimos para aplicaciones industriales, como la electrónica flexible, los chips orgánicos, etc.» Mientras esperamos estos avances, puedes consultar el estudio AQUÍ.

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*Créditos de todas las fotos: Nature Electronics