La impresión 3D holográfica permite a los investigadores imprimir dentro de tu cuerpo.

Los procesos de fabricación aditiva continúan beneficiándose de la innovación. Esta semana, un grupo de investigadores de Concordia presentó un método que utiliza hologramas para imprimir en 3D diseños intrincados y más. Notablemente, su método de impresión 3D holográfica es visto por muchos como una solución a muchas de las deficiencias de las técnicas actuales. Aquí tienes todo lo que necesitas saber sobre la impresión 3D holográfica y por qué es el futuro de la industria.

El sector de la impresión 3D ha experimentado un crecimiento explosivo en la última década en todas las métricas, incluidos usuarios, tecnología, ciencia de materiales y métodos. Las formas más populares de impresión 3D aún dependen del calor y los láseres para moldear el material en la forma deseada. Aunque esta estrategia ha demostrado ser eficaz, todavía deja mucho que desear a los usuarios.

Impresión por Sonido Directo (DSP)

En 2022, se introdujo en el mercado un método de impresión 3D que utiliza ondas sonoras. Esta estrategia aprovecha las ondas sonoras para endurecer el material de impresión en una forma deseada. Las ondas sonoras se usan para crear cavitación, que ocurre cuando la presión estática cae por debajo de la presión de vapor en un líquido. Este estado genera milisegundos de alta presión y calor. Este calor se utiliza para endurecer rápidamente los materiales impresos en 3D.

Impresión por Sonido Directo Holográfica (HDSP)

Los investigadores propusieron una mejora al método DSP actual en un artículo reciente publicado en la revista Nature Communications llamado Impresión por Sonido Directo Holográfica (HDSP). Este nuevo enfoque utiliza hologramas acústicos para mejorar el proceso. El holograma emplea ondas acústicas especialmente patrones que inducen burbujas de cavitación en ubicaciones específicas.

Fuente – Concordia Impresión 3D Holográfica

Las burbujas de cavitación acústica activadas químicamente proporcionan polimerización regional bajo demanda en tiempo real, lo que permite a los investigadores imprimir usando sonido de manera más eficaz y con mayor detalle. Según el estudio, el proceso de impresión permite a los ingenieros examinar y almacenar imágenes transversales de las impresiones deseadas, mejorando las capacidades de diseño y permitiendo a los investigadores mejorar la estructuración interna.

Impresora HDSP

La impresora HDSP está configurada de manera inversa a muchas de sus predecesoras. En lugar de que el brazo de impresión se mueva, una plataforma motorizada desplaza el material dentro de la imagen holográfica estacionaria. El sistema utiliza patrones preprogramados basados en algoritmos avanzados para guiar el brazo robótico alrededor de la imagen holográfica, permitiendo que ocurran reacciones sonquímicas y endurezcan la impresión.

Prueba de Impresión 3D Holográfica

El artículo de investigación discute los métodos de prueba utilizados para calificar el nuevo proceso de fabricación aditiva. Los investigadores realizaron una serie de experimentos de sonocemiluminiscencia y de imágenes de alta velocidad para medir las capacidades y el rendimiento del HDSP. Específicamente, se siguieron detalles clave, incluyendo un relato detallado del proceso de polimerización, efectos de ajuste, movimientos robóticos y cálculos de software.

Resultados de la Impresión 3D Holográfica

Los resultados del estudio son revolucionarios. Por un lado, los investigadores observaron que existía una correlación directa entre la velocidad de alimentación y su capacidad para realizar alteraciones en impresiones complejas. Por ello, el equipo integró algoritmos de software avanzados para optimizar los parámetros según las necesidades de cada impresión. Esta maniobra resultó en estructuras impresas altamente precisas que podrían superar los diseños anteriores.

El equipo continuó investigando la capacidad del HDSP para imprimir una variedad de materiales diferentes. También probaron los efectos de los hologramas en el proceso bajo distintos niveles de intensidad, diseño y ubicación. Finalmente, examinaron cómo diferentes estructuras, como la porosidad y los materiales, afectan el proceso de ajuste.

Impresión a Distancia Remota (RDP)

El avance más importante de esta investigación gira en torno a la impresión remota. Los ingenieros descubrieron que podían imprimir objetos detrás de paredes y otras estructuras usando HDSP. Este método de impresión interna podría permitir un futuro donde las piezas de tu coche se impriman en el lugar en lugar de instalarse. Aún más impresionante, la misma estrategia podría usarse para imprimir órganos o reparar daños internos de manera no invasiva.

Beneficios de la Impresión 3D Holográfica

Los investigadores presentaron un argumento convincente sobre por qué HDSP supera a DSP en casi todas las categorías. Por un lado, es mucho más rápido que el método DSP original, que estaba limitado a una estrategia de impresión voxel por voxel. HDSP permite que múltiples áreas se endurezcan simultáneamente. El resultado es que puedes imprimir hasta 20 veces más rápido usando métodos DHSP.

Realizar Alteraciones

Otro beneficio que introduce HDSP es la capacidad de alterar imágenes durante el proceso de impresión. En un método tradicional de impresión 3D, cada capa se aplica y endurece, lo que significa que no hay forma de hacer alteraciones si el componente ya se ha añadido. Los usuarios de HDSP pueden alterar el holograma, lo que cambia automáticamente la impresión con un esfuerzo mínimo. Así, hay menos desperdicio ya que este enfoque reduce los errores de impresión.

Imprimir Diseños Complejos Usando Impresión 3D Holográfica

HDSP abre la puerta a un nuevo nivel de complejidad en el mercado. Esta impresora puede crear diseños intrincados con interiores utilizando ondas sonoras, lo que permite a los ingenieros desarrollar opciones más efectivas y ligeras sin sacrificar rendimiento y durabilidad.

Impresión Múltiple

Otra ventaja revolucionaria que ofrece HDSP es la capacidad de crear objetos simultáneamente. El sistema permite maximizar los esfuerzos combinando múltiples impresiones durante una sola sesión. El sistema puede acomodar diferentes impresiones en distintas ubicaciones, maximizando el espacio de impresión y reduciendo los tiempos de impresión.

La Impresión 3D Holográfica Ofrece Flexibilidad

La unidad HDSP es un dispositivo versátil que introdujo un nuevo nivel de flexibilidad en el mercado. Los usuarios pueden alterar los materiales de impresión, crear formas intrincadas e imprimir a través de superficies opacas usando este método. Esta flexibilidad añadida resultará en mayor innovación y colaboración entre industrias.

Ubicaciones Imposibles de Alcanzar

Otro gran beneficio que HDSP aporta es su capacidad de imprimir en ubicaciones casi imposibles de alcanzar. Imagina estacionar tu coche y que un dron de reparación te notifique que va a imprimir un nuevo ventilador porque el anterior está roto. Ahora, en lugar de abrir el capó, se utiliza una imagen holográfica para imprimir tu nuevo ventilador en el lugar, sin necesidad de instalación.

Aplicaciones Potenciales de la Impresión 3D Holográfica

Existen varias aplicaciones potenciales de casos de uso para la tecnología HDSP, que podrían proporcionar un impulso muy necesario en capacidades a través de los mercados en los próximos años. Aquí están las principales aplicaciones potenciales de casos de uso para los HDSP.

Cuidado de la Salud

El uso de HDSP en el campo médico y biomédico ayudará a reducir costos, mejorar la seguridad del paciente y ampliar el acceso a más regiones del mundo. Los sistemas HDSP son capaces de imprimir estructuras tisulares complejas, vehículos de liberación de fármacos e incluso injertos de piel. Todas estas opciones mejoran la supervivencia respecto a sus predecesores y pueden imprimirse internamente, eliminando la necesidad de cirugías invasivas.

Investigadores

Los investigadores del Departamento de Ingeniería Mecánica, Industrial y Aeroespacial de Concordia llevaron a cabo la investigación y las pruebas del proceso HDSP. Específicamente, un profesor llamado Muthukumaran Packirisamy dirigió el equipo. La financiación del proyecto provino de subvenciones patrocinadas por FQRNT (Fonds de Recherche du Québec, Canadá), NSERC Discovery of R.B., y la Cátedra de Investigación de Concordia.

Empresas que Están Revolucionando el Sector de la Impresión 3D

El mercado de la impresión 3D ahora incluye más opciones, materiales y dispositivos que nunca. Hoy puedes imprimir en 3D cualquier cosa, desde una pequeña pieza de plástico hasta una casa completa y todo lo que hay entre medio. Estas operaciones de impresión avanzadas están abriendo la puerta a más innovación y empujando los límites de la tecnología.

Nano Dimension Ltd.

Nano Dimension Ltd (NNDM ) ingresó al mercado en 2022 y rápidamente ganó una posición en el sector de impresión 3D electrónica. La compañía es más conocida por sus impresoras DragonFly. Estos pequeños dispositivos permiten a los investigadores imprimir placas de circuito personalizadas para proyectos a escala nanométrica.

NNDM Gráfico de precios

Cabe destacar que la empresa lanzó recientemente su impresora Dragonfly 4, que ha mejorado su rendimiento. Además, la compañía ahora ofrece una solución de impresión láser directa de metal. Todos estos factores hacen de Nano Dimension Ltd una adición inteligente al portafolio de cualquiera que busque entrar en el mercado de impresión a escala nanométrica.

Impresión 3D Holográfica – Imprimiendo Detrás de Tu Piel

La idea de que tus órganos sean impresos o reparados en tu cuerpo usando ondas sonoras suena como sacada de un thriller de ciencia ficción futurista. Sin embargo, este estudio convierte esa tarea aparentemente imposible en una realidad. Cuando se combina con las capacidades completas y el rendimiento adicional del HDSP, es fácil ver que esta impresora está preparada para causar un gran impacto en el futuro.

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