Desarrollan un nuevo método para la impresión 3D de látex
El látex es un muy utilizado en diferentes industrias, es hasta ahora el material más flexible conocido, tiene un origen natural y está compuesto por largas cadenas de polímeros enrolladas en nanopartículas dispersas en agua. Aunque sea muy conocido, poco se ha hablado de él dentro de las tecnologías de fabricación aditiva, ya que se necesitan características muy precisas para poder imprimir con este material. Esta semana un grupo de investigadores del la Universidad Virgina Tech (VTU), en conjunto con el equipo de Michelin North America, han desarrollado un nuevo método para la impresión 3D de látex, lo cual abre paso a poder imprimir con más materiales elásticos.
Phil Scott, estudiante de quinto año en el Long Research Group y parte del equipo de investigación, llevaba tiempo intentando sintetizar el látex para llegar al peso molecular y propiedades mecánicas deseadas en la impresión 3D. Al utilizar el látex en estado líquido se había encontrado con un material extremadamente frágil y difícil de alterar químicamente.
Químicos e ingenieros del grupo de investigación del proyecto| Créditos: VTU
«Los látex están en un estado zen», explicó Viswanath Meenakshisundaram, un doctorando en ingeniería mecánica, colaborador en el proyecto. «Si le agregas algo, perderá por completo su estabilidad y se quebrará». Para solucionar el inconveniente, el equipo de la VTU utilizó precursores de red solubles (fotoiniciadores) en agua para crear un andamio sintonizable, rodeando así las partículas de látex y permitiendo su fusión. Está técnica resulto exitosa y dio como resultado una variante del látex que puede ser utilizado en técnicas de estereolitografía mostrando mejor cohesión.
La técnica desarrollada por la VTU para la impresión 3D de látex
Al modificar químicamente los látex para hacerlos imprimibles, ahora había que trabajar en el desarrollo de una impresora 3D capaz de fabricar con este nuevo material. Es así como Meenakshisundaram, puso manos a la obra y desarrolló una máquina de tecnología SLA para fotopolimerizar la nueva resina. Pero incluso con la impresora personalizada, las partículas fluidas de látex causaron dispersión fuera de la luz UV proyectada en la superficie de la resina de látex, lo que resultó en la impresión de piezas inexactas. Es así como el equipo tuvo que desarrollar una mejora en la máquina: insertó una cámara en la impresora para capturar una imagen de cada tina de resina de látex. Con su algoritmo personalizado, la máquina puede «ver» la interacción de la luz ultravioleta en la superficie de la resina y luego ajustar automáticamente los parámetros de impresión para corregir la dispersión de la resina y curar solo la forma deseada.
«El andamio le da forma. Una vez que lo pones en el horno, el agua se evaporara y las cadenas de polímero bien enrolladas pueden relajarse, extenderse o fluir e interpenetrarse en la red», mencionó Meenakshisundaram, que describió esta red de polímeros interpenetrantes como: «atrapar peces en una red».
Técnica de esteriolitografía para la impresión 3D de látex | Créditos: VTU
Para probar su funcionalidad, el equipo de la VTU imprimió en 3D una serie de objetos de látex fotocurables. Las muestras resultantes obtuvieron con gran detalle y mostraron una resistencia sustancialmente mejorada sobre los materiales de látex existentes, exhibiendo alargamientos superiores al 500%, con un esfuerzo de rotura promedio de 9.7 MPa.
Los dos profesores que también colaboraron en el proyecto mencionaron que la impresión 3D de látex abre la puerta a imprimir un gama de materiales 3D sin precedentes: «Este trabajo amplía las oportunidades para la impresión de elastómeros con características complejas que exhiben extensibilidades superiores al 500%, casi 200% por encima de los elastómeros comerciales principales», concluyeron los investigadores de la VTU. Encuentra más información sobre el proyecto en la web oficial de la universidad aquí.
Créditos foto de portada: VTU
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