La versatilidad de la impresión 3D: Impresión de crecimiento, robótica y más

Additive Manufacturing ha recorrido un largo camino desde que el Dr. Hideo Kodama introdujo por primera vez la idea de imprimir por capas en lugar de moldeo por inyección en 1981. Desde entonces, ha habido una corriente constante de avances revolucionarios que han llevado a la evolución de este proceso de fabricación de nueva generación. Ahora, la versatilidad de la impresión 3D está lista para expandirse aún más gracias a algunos conceptos innovadores que están llegando al mercado. Esto es lo que necesitas saber.

Más allá de la personalización: Las capacidades en expansión de la impresión 3D

Los impresores 3D son capaces de mucho más que simplemente crear formas personalizadas. Los impresores 3D de hoy pueden imprimir metal, composites de nueva generación, electrónica funcional e incluso órganos humanos. Todos estos desarrollos continúan impulsando nuevas innovaciones en el sector que llevan la tecnología más lejos. A continuación, se presentan algunos avances recientes en la impresión 3D que podrían llevar la industria al siguiente nivel.

Impresión 3D en robótica: una nueva era de actuadores

Cuando piensas en robótica impresa en 3D, probablemente imaginas una impresora 3D de metal que produce piezas robóticas que luego se ensamblan antes de ser funcionales. Si bien este enfoque es totalmente posible, solo tendría sentido si la robótica impresa necesitara producirse a pequeña escala o como una personalización única.

Un uso mejor para la impresión 3D en robótica es crear actuadores. Los actuadores son los sistemas que operan cuando mueves partes de un robot. Por lo general, están hechos de algún tipo de servo eléctrico que funciona cuando se aplica corriente. La desventaja de este enfoque es que los servos son pesados, rígidos y añaden complejidad a los dispositivos.

Reconociendo estas limitaciones, un equipo del Laboratorio de Polímeros Funcionales de Empa acaba de publicar el estudio Rapid Manufacturing of High-Permittivity Dielectric Elastomer Actuator Fibers¹. Este informe destaca un enfoque novedoso para crear músculos artificiales que funcionan como actuadores para robots. El estudio explica cómo el nuevo método elimina la necesidad de producción por lotes capa por capa.

Actuadores de elastómero dieléctrico: avances en robótica blanda

El uso de la fabricación continua basada en co‑extrusión permite que la impresora 3D cree actuadores que funcionan manteniendo los principios básicos, como la suavidad y elasticidad, presentes en sus contrapartes humanas. Específicamente, estas unidades se contraen cuando se aplica voltaje y se relajan a un estado expandido cuando no están cargadas. Esta acción es similar a cómo operan tus músculos.

Fuente – Empa

Materiales innovadores: el enfoque de tinta dual

La clave de su desarrollo fue la creación de un tipo especial de impresora y tintas. La tinta necesitaba licuarse fácilmente bajo ciertas condiciones, pero conservar su forma, elasticidad y contractilidad una vez completada. Los ingenieros integraron dos materiales diferentes basados en silicona.

Uno de los materiales era un material de electrodo conductor. La otra capa consistía en un dieléctrico no conductor. Ambos se imprimieron juntos al mismo tiempo. Notablemente, los materiales no se mezclaron y en su lugar se imprimieron en un patrón de entrecruzado similar a si tus dedos estuvieran entrelazados. Además, se desarrolló una boquilla especial para entregar los materiales.

El resultado fue un actuador ultra‑responsivo que pesa menos que sus predecesores y no tiene partes móviles. Los ingenieros señalaron que sus actuadores pueden fabricarse en casi cualquier diseño para adaptarse a una enorme gama de aplicaciones. Además, cuestan menos de imprimir y tienen una vida útil más larga que sus contrapartes de servos.

Aplicaciones potenciales: de la robótica a la medicina

Existen varias aplicaciones para esta tecnología que abarcan muchos sectores diferentes. Ya, los ingenieros han discutido la utilización de la tecnología para crear fibras delgadas, totalmente funcionales y de alta permitividad que podrían actuar como sustitutos de tus fibras musculares humanas si resultan lesionadas.
En el futuro, podrías ver estos actuadores económicos y fiables utilizados en automóviles, maquinaria y otros sectores que actualmente dependen de alternativas obsoletas e ineficientes. Ahora, el equipo busca reducir los costos de producción y descubrir nuevas aplicaciones para esta avanzada tecnología de impresión 3D.

Impresión de crecimiento: un método de impresión 3D inspirado en la naturaleza

Ingenieros del Beckman Institute for Advanced Science and Technology introdujeron recientemente un método de impresión 3D inspirado en la naturaleza que elimina la necesidad de equipos especializados o moldes. El artículo de investigación Morphogenic Growth 3DPrinting² promete reducir los costos de impresión 3D y permite una fabricación más rápida de piezas personalizadas usando polímeros avanzados.

La impresión de crecimiento es un desarrollo emocionante que se inspira en la forma en que los árboles crecen con el tiempo. Cuando observas un árbol, puede que no seas consciente de que su crecimiento es una combinación de su genética y su entorno. Los árboles están constantemente haciendo ajustes minúsculos en su crecimiento para optimizar su ubicación.

Fuente – Beckman Institute