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Desarrollan una nueva técnica de impresión 3D basada en microfluidos

Published on junio 29, 2020 by Alicia M.

Los investigadores de la Universidad de California, en Davis, han desarrollado una nueva técnica de fabricación aditiva que podría ser revolucionaria. El documento que detalla el enfoque, fue publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos, una de las revistas científicas más selectivas y prestigiosas del mundo. Su método utiliza un sistema de impresión 3D de microfluidos basado en gotas y un nuevo tipo de boquilla, diferente del que se usa típicamente en el proceso de impresión 3D FDM.

Como sabemos, cuando se trata de las impresoras 3D por extrusión, el filamento se empuja a través de una boquilla para formar la estructura final capa por capa. Este método es eficiente y rentable. Sin embargo, plantea dos problemas: en primer lugar, hace que sea muy difícil imprimir estructuras hechas de más de un material y, en segundo lugar, obtener la cantidad adecuada de suavidad también es bastante difícil. Ahí es donde entra en juego la nueva técnica de impresión 3D basada en microfluidos para resolver estos problemas.

Tecnología de impresión 3D basada en microfluidos, imprimiendo un tubo hueco | Créditos: PNAS

¿Cómo funciona el método basado en gotas?

Jiandi Wan es profesora asistente de ingeniería química en la Universidad de California, siendo ella quien dirigió el equipo de investigadores que trabajan en el proyecto. Wan y su equipo tenían como objetivo desarrollar un nuevo enfoque para la impresión 3D FDM que permitiera la modulación del filamento extruido en el punto de impresión, mediante el uso de inclusiones de gotas. Los investigadores notaron que la boquilla utilizada en las impresoras 3D por extrusión es muy similar a otro tipo de dispositivo que el equipo estaba estudiando: dispositivos microfluídicos capilares de vidrio. Estos dispositivos usan múltiples boquillas colocadas una dentro de la otra. Por lo tanto, Won y su equipo se dieron cuenta de que un modelo similar podría reemplazar los cabezales de impresión actuales utilizados en la impresión 3D.

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El dispositivo recientemente desarrollado utiliza un sistema de goteo de múltiples fases para encapsular gotitas de solución de PEGDA (diacrilato de polietilenglicol acuoso) dentro de un polímero común basado en silicio PDMS (polidimetilsiloxano). El PDMS fluye alrededor de un gotero, creando minúsculas gotas del PEGDA que luego se insertan en el PDMS a medida que ambos materiales fluyen sobre la pieza impresa en 3D mientras se produce. La estructura final del dispositivo se parece al famoso «laberinto de Pac-Man» con puntos de gotas de PEGDA rodeadas de PDMS. Una vez que el PEGDA se difunde fuera de las gotas, interfiere con el proceso de polimerización del PDMS, lo que hace que el material se ablande y hace que la estructura sea más flexible. La flexibilidad de la estructura puede incluso modificarse aún más alterando el tamaño de gota y el caudal.

Créditos: PNAS

Pronto, la nueva técnica podría encontrar su aplicación en bioimpresión, robótica y electrónica portátil. “Creo que esto abrirá una nueva área de investigación, ya que la aplicación de la tecnología de microfluidos establecida para la impresión 3D representa una nueva dirección a seguir”, afirma Wan.

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