Una boquilla adaptable para una impresión 3D rápida y precisa
Cuando se trata de la impresión 3D, muchos usuarios se encuentran ante la posibilidad de elegir entre una alta resolución o una alta velocidad. De hecho, es difícil conciliar ambos sin comprometerse. Las boquillas de impresión con un diámetro pequeño permiten detalles intrincados e impresiones precisas. Por otro lado, los diámetros de boquilla más grandes garantizan resultados de impresión rápidos. Un nuevo enfoque podría ofrecer una solución para que en el futuro ya no se tenga que elegir entre precisión y lentitud, y rapidez y deficiencia. Jochen Müller y Seok Won Kang, de la Escuela de Ingeniería Whiting de la Universidad Johns Hopkins, han desarrollado una boquilla adaptable que puede hacer ambas cosas.
Los dos han desarrollado una técnica de impresión con una boquilla adaptable especial llamada AN3DP, que puede cambiar dinámicamente su diámetro y forma transversal durante la impresión. Esto permite imprimir piezas rápidas y detalladas. También está diseñada para evitar errores de impresión.
Créditos: John Hopkins University
Las boquillas fijas a menudo conducen a una extrusión excesiva o insuficiente. Esto puede llevar a un efecto de escalera, particularmente con componentes que tienen detalles complejos y elementos sólidos. Por lo tanto, la principal motivación del equipo fue utilizar una boquilla que se adaptara para mejorar el proceso y los resultados en la impresión 3D.
Para este enfoque, los ingenieros se inspiraron en los mecanismos de las herramientas de agarre retráctiles y los tendones en humanos y animales. Y como tal, AN3DP tiene ocho pasadores móviles que están conectados entre sí por una membrana elástica. Los pasadores están controlados por motores para cambiar la forma y el tamaño de la boquilla, mientras que la membrana garantiza un flujo uniforme de material.
La combinación de pasadores móviles y membrana elástica es crucial para la producción de estructuras precisas y complejas, que también se pueden fabricar rápidamente. De esta manera, la boquilla tiene en cuenta los parámetros que a menudo se ignoran con otras boquillas cambiantes. Las boquillas cambiantes ya están disponibles en el mercado, pero aunque a menudo pueden cambiar su diámetro, no influyen en la forma de la sección transversal del filamento. Por lo tanto, no es posible controlar la forma del material saliente. AN3DP, por otro lado, está diseñada de tal manera que se puede intervenir tanto en el tamaño de la boquilla como en la sección transversal del filamento.
Además de los pasadores y la membrana, la precisión y la velocidad también se deben al diseño interior en forma de cono de la boquilla adaptativa. Mueller, autor del estudio y profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Civil y de Sistemas de la Whiting School of Engineering, explica la importancia del diseño: “Las impresoras 3D tradicionales utilizan boquillas fijas, que limitan la resolución o la velocidad. Las boquillas más pequeñas mejoran la resolución pero ralentizan la impresión, mientras que las boquillas más grandes aumentan la velocidad pero reducen los detalles. El diseño de AN3DP supera esto ajustándose a los requisitos específicos de cada función que se imprime, lo que permite una impresión de alta resolución y más rápida».
La boquilla adaptable elimina el «efecto Minecraft»
Actualmente, AN3DP puede extruir todos los materiales, incluidos polímeros, hidrogeles, cerámicas, metales, materiales compuestos e incluso materiales biológicos. Puede soportar temperaturas de funcionamiento de más de 200° C y se integrará en los sistemas FFF en el futuro. La boquilla puede ayudar a mejorar significativamente la calidad de impresión.
«Uno de los principales beneficios de esta boquilla adaptativa es su capacidad para reducir el efecto de escalera», explica Mueller. «Este efecto, que recuerda a las figuras de bloques en el popular juego Minecraft, ocurre cuando las superficies inclinadas o curvas se imprimen utilizando tamaños de boquilla fijos, lo que resulta en una serie de pasos pequeños y visibles en lugar de una superficie lisa. Al ajustar la forma y el tamaño de la boquilla durante el proceso de impresión, podemos crear superficies más lisas y continuas, mejorando la calidad general de los objetos impreso».
Aunque AN3DP ofrece soluciones a dos de los desafíos más persistentes en la impresión 3D: precisión y velocidad, todavía hay margen de mejora. La debilidad actual de la boquilla es que el diseño requiere fijación y limpieza manual. Además de este esfuerzo adicional, la boquilla solo se puede usar para un solo proceso de fabricación tal como está.
El profesor adjunto Müller y el investigador postdoctoral Kang ahora están trabajando en la adaptación del diseño para superar estas limitaciones y desarrollar AN3DP en una solución viable. Su objetivo es hacer de AN3DP una solución atractiva para aplicaciones cotidianas e industriales y mejorar los resultados de impresión en diversos campos. Las aplicaciones pueden ir desde componentes aeroespaciales y dispositivos electrónicos blandos hasta vigas estructurales y paredes. Müller es optimista sobre el potencial de AN3DP y concluye:
Estoy muy entusiasmado con AN3DP y sus futuras aplicaciones. Su flexibilidad va a mejorar la integridad estructural y la funcionalidad de los objetos impresos, haciéndolos más adecuados para aplicaciones de ingeniería complejas.
Puedes encontrar más información AQUÍ. ¿Qué opinas de la boquilla adaptable AN3DP? Deja tus comentarios en nuestras redes sociales: Facebook, Twitter y Youtube. Sigue toda la información sobre impresión 3D en nuestra Newsletter semanal.
