Investigadores del MIT desarrollan una técnica de impresión 3D de objetos con colores y texturas múltiples

La tecnología de impresión multimaterial es un tema que ya se ha tratado en 3Dnatives. Este proceso permite fabricar objetos 3D utilizando varios materiales en un solo proceso de impresión continuo. El proceso abre la posibilidad de crear dispositivos a medida en una gran variedad de colores y texturas. Sin embargo, este procedimiento tiene ciertas limitaciones. El proceso puede ser lento y caro ya que las impresoras 3D actuales a menudo tienen que alternar entre distintas boquillas, retirando un material antes de aplicar otro.

Para resolver este problema, investigadores del MIT y de la Universidad Técnica de Delft (Países Bajos) han desarrollado una técnica de impresión 3D más eficaz que ofrece mayor precisión y reduce los residuos. La técnica utiliza materiales térmicamente sensibles, permitiendo imprimir objetos con distintos colores, tonos y texturas en una sola fase de impresión.

Un nuevo enfoque para personalizar texturas y colores

Los investigadores han bautizado a su método como «speed-modulated ironing». Esta técnica de impresión 3D puede utilizarse para en procesos FDM e implica una impresora 3D equipada con dos boquillas. La primera deposita un filamento sensible al calor, mientras que la segunda pasa por encima del material impreso para provocar diversos efectos, como cambios de opacidad o textura, gracias a una aplicación selectiva de calor. Ajustando la velocidad de esta segunda boquilla, se consigue modular la temperatura con precisión, influyendo en el color, los matices y la rugosidad del filamento.

La técnica de impresión 3D facilita el camino para la creación de efectos visuales artísticos variando los colores de los objetos impresos y produciendo superficies con textura. «Actualmente, las impresoras de sobremesa son capaces de utilizar hábilmente varias tintas para producir una gran variedad de tonos y texturas. Nuestro objetivo es aplicar este concepto a la impresión 3D, utilizando un número limitado de materiales para obtener una gama mucho más amplia de características de los objetos impresos», explica Mustafa Doga Dogan, coautor de un artículo sobre el método «speed-modulated ironing».

Una nueva técnica de impresión para controlar el calor

Aunque el uso de filamentos sensibles al calor es una muy buena opción, la mayoría de las técnicas actuales se basan en una única boquilla para realizar tanto la impresión como el calentamiento. Con este sistema, la impresora 3D debe calentar primero la boquilla a la temperatura deseada antes de poder empezar a depositar el material. Este proceso de calentamiento y enfriamiento toma tiempo y existe el riesgo de estropear el filamento cuando las temperaturas son demasiado altas. Para superar estas dificultades, el equipo se planteó imprimir con una primera boquilla y, a continuación, activar una segunda boquilla vacía cuya única función es proporcionar calor.

En lugar de tener que ajustar la temperatura para activar la reacción del material, este método permite mantener una temperatura constante en la segunda boquilla mientras se varía su velocidad de desplazamiento sobre el material ya impreso. Modulando esta velocidad, es posible conseguir diferentes temperaturas en la capa impresa. «Es un poco como mover el dedo sobre una llama. Si lo mueves rápido, evitas quemarte, pero si lo mueves despacio, tu dedo alcanzará una temperatura más alta», explica Marwa AlAlwi, investigadora del MIT. El sistema relaciona la temperatura de un material con su reacción al calor para determinar la velocidad de boquilla ideal para obtener colores, tonos o texturas específicas para cada objeto impreso. «Hay muchos factores que pueden influir en los resultados obtenidos. Estamos modelando algo muy complicado, pero también queremos asegurarnos de que los resultados sean precisos», explica AlAlawi.

Fabricación más rápida que con los métodos tradicionales

Los investigadores evaluaron su método utilizando tres tipos de filamento sensibles al calor. El primero es un polímero espumoso cuyas partículas se expanden al calentarse, lo que permite crear diversos tonos, transparencias y texturas. También probaron un filamento con fibras de madera y otro con fibras de corcho, ambos carbonizables para producir tonos más oscuros. Los investigadores demostraron que su técnica puede utilizarse para fabricar objetos como botellas de agua parcialmente translúcidas. Para este ejemplo, utilizaron el polímero espumante a baja velocidad para crear zonas opacas y a alta velocidad para obtener zonas translúcidas. Crear objetos similares con los métodos convencionales de impresión 3D multimaterial lleva mucho más tiempo, a veces incluso varias horas, y además se consume más energía y materiales.

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*Créditos de todas las fotos: MIT