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Investigadores del MIT desarrollan una impresora 3D para materiales sostenibles

Publicado el abril 18, 2024 por Carol S.

En el mundo de la fabricación aditiva, los ámbitos de aplicación son cada vez más numerosos y esto conlleva una diversificación creciente de las impresoras y los materiales disponibles para la impresión 3D. En respuesta a la búsqueda constante de procesos de producción respetuosos con el medio ambiente, varias iniciativas de investigación han tratado de mejorar los materiales de impresión 3D existentes o desarrollar otros nuevos. Por ejemplo, el metamaterial que ha innovado la fabricación de componentes aeroespaciales o el material sostenible a base de nanocelulosa para la impresión 3D en el sector de la construcción. Recientemente, equipos de investigadores del Center for Bits and Atoms (CBA) del MIT, el Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) de EE.UU. y el Centro Nacional de Investigación Científica (Demokritos) de Grecia han colaborado para desarrollar una impresora 3D. Esta impresora es capaz de definir de forma autónoma parámetros de impresión para materiales desconocidos. Se trata de un avance crucial, ya que facilita el uso de materiales renovables y reciclables, cuyas propiedades son diversas y difíciles de caracterizar. Al permitir un uso más eficiente y adaptable de los materiales, esta impresora 3D allana el camino hacia una fabricación aditiva más sostenible, que ofrece la posibilidad de responder a los retos medioambientales actuales.

Aunque la impresión 3D es cada vez más popular, los fabricantes suelen tener dificultades para reciclar los plásticos utilizados. La introducción de nuevos materiales sostenibles también supone un reto, ya que los parámetros de impresión deben ajustarse individualmente para cada material, un proceso complejo que a menudo se realiza manualmente. De hecho, cuando se imprime con un material nuevo, hay que ajustar manualmente hasta 100 parámetros en el software de la impresora 3D para garantizar que el material se extruya correctamente. Aunque ya existen parámetros establecidos para materiales estandarizados, estos se tuvieron que determinar tras largas series de pruebas. Sin embargo, el principal reto de los materiales renovables y reciclables reside en su variabilidad, lo que hace prácticamente imposible estandarizar los parámetros. En consecuencia, los usuarios se ven obligados a configurar los parámetros de cada material individualmente.

MIT

Créditos de la foto: MIT

La impresora 3D para materiales sostenibles

Para resolver este problema, los investigadores han desarrollado una impresora 3D con la capacidad única de determinar automáticamente los parámetros necesarios para imprimir materiales desconocidos. Para ello, han adaptado el extrusor de la impresora para que pueda medir las fuerzas y el flujo del material durante todo el proceso de impresión. A continuación, los datos recogidos durante una prueba de 20 minutos se analizan mediante modelos matemáticos, lo que permite generar automáticamente los parámetros de impresión. Luego, estos parámetros pueden transferirse al software de impresión 3D, lo que facilita el uso del material desconocido a la hora de imprimir. De hecho, este método sustituye aproximadamente la mitad de los parámetros que normalmente tendrían que configurarse manualmente. En las pruebas de impresión con diversos materiales, incluidos los renovables, siempre se obtuvieron resultados positivos, lo que demuestra la eficacia de este enfoque innovador.

Este avance podría contribuir a reducir el impacto ambiental de la fabricación aditiva, que generalmente depende de polímeros no reciclables y resinas fabricadas a partir de combustibles fósiles. Neil Gershenfeld, Director del CBA, destaca la importancia de este trabajo para el futuro de la impresión 3D. Junto con otros coautores como el estudiante de posgrado Jake Read, el ingeniero químico Jonathan Seppala, Filippos Tourlomousis, así como James Warren y Nicole Bakker, la investigación se ha publicado en la revista Integrating Materials and Manufacturing Innovation. La integración de esta generación automatizada de parámetros en el software de impresión 3D podría simplificar aún más la impresión con nuevos materiales. Los desarrollos futuros pretenden integrar modelos termodinámicos para mejorar la precisión y adaptabilidad de los parámetros. Para más información, consulta el informe del MIT AQUÍ.

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*Créditos de la foto de portada: Pixabay 

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