La impresión 3D inducida por vapor abre nuevas vías para aplicaciones del mundo real

El mundo de la impresión 3D sigue evolucionando en sus capacidades y procesos. Un estudio reciente de ingenieros de la Universidad de Florida publicado en Natural Communications lleva esta tecnología aún más lejos. El informe detalla un nuevo método de impresión 3D inducida por vapor que es tanto más económico como sostenible que los métodos actuales. Esto es lo que necesitas saber.

Nuevo método de impresión 3D

El nuevo método llamado impresión 3D por separación de fase inducida por vapor (VIPS-3D) promete ofrecer nuevas capacidades mientras reduce los costos para los fabricantes. Este nuevo enfoque de la impresión 3D permite a los fabricantes crear formas más complejas utilizando múltiples materiales, incluidos polímeros, composites y metales.
The University of Florida engineers used a new approach and chemicals to accomplish these tasks. The process began with researchers deciding on what 3D printing process to enhance. There are different methods and materials used in these applications and the researchers wanted to create a method of 3D printing that supported varying levels of porousness.
Los ingenieros de la Universidad de Florida utilizaron un nuevo enfoque y productos químicos para lograr estas tareas. El proceso comenzó con los investigadores decidiendo qué proceso de impresión 3D mejorar. Existen diferentes métodos y materiales utilizados en estas aplicaciones y los investigadores querían crear un método de impresión 3D que soportara distintos niveles de porosidad.
There are many use cases where porous materials are crucial. They are often more stable, lightweight, and use less material. As such, this sector of the 3D printing market has long been a focus of researchers seeking to improve operations. Here’s how this team of ingenuitive minds made it possible to print complex porous ceramic and metal shapes.
Hay muchos casos de uso donde los materiales porosos son cruciales. A menudo son más estables, ligeros y utilizan menos material. Como tal, este sector del mercado de impresión 3D ha sido durante mucho tiempo un foco de los investigadores que buscan mejorar las operaciones. Así es como este equipo de mentes ingeniosas logró imprimir formas cerámicas y metálicas porosas y complejas.

Cómo funciona VIPS-3D

El proceso de impresión inducida por vapor utilizado para habilitar este método de impresión 3D se llama separación de fase inducida por no disolvente (NIPS). Funciona mediante el uso de un polímero 3D y materiales compuestos para imprimir. Un no disolvente nebulizado se utiliza para disolver la tinta basada en polímero del objeto impreso como parte de este proceso.

A continuación, comienza el proceso de eliminación del solvente de baja volatilidad. El solvente se extrae de manera constante, lo que endurece el material de forma uniforme.  Este paso permite que la fase polimérica comience a endurecer el material. Notablemente, este proceso es más flexible en cuanto a materiales y formas.

Beneficios de VIPS-3D

Este método de impresión 3D tiene algunos beneficios importantes que los profesionales de la industria desean. Por un lado, permite a los ingenieros escalar factores clave como la porosidad. Además, pueden ajustar espacialmente sus creaciones, lo que permite la impresión directa de piezas multicomponente funcionales cuando se combinan con múltiples materiales.

Flexibilidad

Otro beneficio importante es la flexibilidad adicional que VIPS-3D aporta al mercado. El proceso permite el uso de una gran selección de materiales. Los ingenieros han demostrado que el método funciona bien al imprimir artículos cerámicos y metálicos. Esta capacidad hace posible imprimir formas complejas utilizando múltiples materiales, incluidos aquellos que aprovechan partículas cerámicas o metálicas para proporcionar estructura.
La ajustabilidad de este proceso es una gran ventaja que podría ayudar a encontrar casos de uso en el mercado más rápidamente. El sistema permite a los usuarios establecer la porosidad interfilamento y el espacio inorgánico de soporte. Esta opción le permite ajustar las condiciones de impresión. Por ejemplo, podría decidir hacer el objeto más ligero y usar menos material simplemente aumentando su porosidad durante la fabricación.

Económicamente

Una de las principales razones del gran entusiasmo alrededor de este nuevo método de impresión 3D es que es más económico que los métodos tradicionales. El uso de materiales orgánicos y nuevos métodos de impresión reducen los costos de manera significativa.
Además, dado que el proyecto puede ajustar la porosidad, hay menos desperdicio o uso innecesario de tinta. Todos estos factores contribuyen al resultado final. Para una empresa que depende de la impresión 3D como parte de su modelo de negocio principal, estos costos marcan la diferencia.

Menos infraestructura requerida

El proceso de impresión 3D por vapor de los investigadores tiene otro beneficio adicional: Requiere mucho menos infraestructura para instalar, operar y mantener. El uso de un fluido no disolvente permite que la mayor parte de él sea recuperado. Además, este método de impresión 3D consume mucha menos electricidad que los métodos existentes. El uso del solvente permite que el objeto quede fijado en su lugar sin necesidad de volver a imprimir cada sección. Como tal, es más fácil de instalar, mover y usar.

Condiciones de la habitación

Cabe destacar que este método de impresión 3D puede realizarse bajo condiciones normales de habitación. Esto es una gran ventaja para quienes buscan imprimir ciertos tipos de polímeros y metales que a menudo requieren calor. La impresión VIPS-3D de materiales poliméricos, metálicos y compuestos puede llevarse a cabo en condiciones de habitación con resultados consistentes.

Reutilizable

El método VIPS-3D introduce un sistema de recuperación de solvente. Este proceso permite reutilizar el no disolvente varias veces. Después de cada sesión, el solvente se elimina y se recoge. Esta estrategia garantiza que no llegue al medio ambiente y ahorra dinero.

Uso sostenible de la impresión inducida por vapor

Uno de los aspectos más interesantes de este proyecto es el uso de líquidos ecológicos. Estas nuevas opciones de tinta para impresoras 3D aprovechan opciones basadas en polímeros disolubles que no dañan el medio ambiente. Como tal, muchos predicen que la impresión 3D será una de las mejores formas de ayudar a reducir el impacto ambiental.

Equipo de ingenieros

Cabe destacar que la investigación incluyó a los profesores de ingeniería mecánica y aeroespacial Yong Huang, Ph.D., y Marc Sole-Gras, Ph.D. Cabe señalar que Sole-Gras es el autor principal del artículo y fue estudiante del Dr. Huang. El equipo ha solicitado y recibido dos patentes como parte de su investigación, con la mayor parte de la financiación proveniente de la National Science Foundation y el Department of Energy.

Aplicaciones potenciales

Existen muchas aplicaciones donde los materiales porosos impresos en 3D son cruciales para la realización de una tarea. Hay ocasiones en que es necesario hacer el objeto poroso para que sea más ligero, permita el flujo de aire o sea más estructuralmente sólido. Aquí están las industrias clave que este desarrollo podría afectar

Salud

La creación de implantes médicos porosos u otros dispositivos de salud útiles es un ejemplo perfecto de cómo esta tecnología podría ayudar a millones de personas a vivir mejor. Ya, los investigadores han señalado su potencial en el campo de la ingeniería de tejido óseo.
Este sector podría ver este método utilizado para crear implantes realistas que coincidan con la porosidad de otras células de tu cuerpo. Este enfoque ayudaría a reducir el impacto de prótesis e implantes al permitir que se asimilen mejor dentro de tu cuerpo.

Robótica biohíbrida

Otro campo que tiene mucho que ganar con la integración de VIPS-3D son los robots biohíbridos. Estos dispositivos están construidos para imitar o ampliar procesos mecánicos naturales. Puedes pensar en robots que se asemejan a humanos u otros animales. Incluso pueden combinar tejido orgánico con procesos mecánicos para lograr objetivos impresionantes.
Los robots biohíbridos están en auge y por una buena razón. Podrían ayudar a millones de personas. Ya existen robots biohíbridos que ayudan a la gente a hablar, caminar y, en el futuro, ver. La integración de IA ha impulsado esta industria. Ahora, VIPS-3D podría ayudar a que estos dispositivos sean más ligeros, lo que mejoraría la duración de la batería y la portabilidad.

Aeroespacial

La industria aeroespacial es otra área donde los métodos de impresión 3D porosa prosperan. La porosidad es crucial al reducir el peso y, al hablar de aeroespacial, el peso siempre es un foco. El nuevo método podría agilizar la creación de productos aeroespaciales ligeros de forma rápida.
Estas impresoras 3D podrían algún día usarse para crear piezas de repuesto para una nave espacial. La capacidad de personalizar el uso de materiales e integrar polímeros y metales la convierte en la solución ideal para estos escenarios.

Empresas que podrían beneficiarse de la impresión inducida por vapor

Hay muchas industrias y empresas que verán beneficios directos de esta tecnología si despega. Desde aeroespacial hasta energía y automotriz, la impresión 3D está en auge. Aquí hay un par de compañías que podrían aprovechar la tecnología VIPS-3D para mejorar sus ofertas y posicionamiento en el mercado.

1. Ansys Inc

Ansys es un proveedor de software y servicios de simulación de ingeniería con sede en EE. UU. que ha consolidado una reputación como fuerza pionera en el mercado. La compañía se especializa en servicios de simulación que ayudan en diseños de productos complejos. La integración de VIPS-3D podría ayudar a aliviar muchos de los desafíos de diseño que enfrentan sus clientes.

Ansys es bien conocida en el mercado y actualmente es la mayor empresa de simulación de ingeniería del mundo. Su clientela abarca las industrias de materiales, energía, salud, automotriz y aeroespacial. Esta diversa clientela y la demanda de sus servicios ayudaron a la empresa a asegurar pronósticos de ganancias favorables continuos.

2. Materialise NV

Materialise NV , con sede en Bélgica, ofrece servicios de impresión 3D a clientes de nivel empresarial. El fabricante ofrece tanto soluciones de software como de impresión a una audiencia global.

Ha experimentado un crecimiento considerable este año. Específicamente, la empresa ha registrado un aumento del 30% en los ingresos gracias a su éxito en el sector de fabricación aditiva médica.

Impresión 3D inducida por vapor – Más durabilidad y sostenibilidad

Cuando observas este nuevo método de impresión 3D, es fácil entender por qué tantas personas dicen que es el futuro de la industria. Su capacidad para imprimir múltiples materiales en formas complejas lo hace único. Además, su enfoque en la sostenibilidad y la economía dentro del proceso de creación lo convierte en la solución ideal para muchas empresas que avanzan.

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