La boquilla que cambia de forma mejora la impresión 3D

Una nueva técnica de impresión 3D utiliza una boquilla que puede cambiar de tamaño y forma durante el proceso de impresión.

La nueva boquilla supera el equilibrio entre velocidad y resolución inherente a las impresoras 3D tradicionales con diámetros de boquilla fijos.

Los investigadores dicen que la nueva boquilla, también conocida como AN3DP, promete mejorar la impresión de todo, desde componentes aeroespaciales y dispositivos electrónicos blandos hasta vigas y paredes estructurales.

El trabajo en equipo se muestra en Avances científicos.

“Las impresoras 3D tradicionales utilizan boquillas fijas, que limitan la resolución o la velocidad. Los inyectores más pequeños mejoran la resolución pero reducen la capacidad de impresión, mientras que los inyectores más grandes aumentan la velocidad pero reducen los detalles. El diseño AN3DP supera esto ajustándose a los requisitos específicos de cada característica que se imprime, lo que permite una impresión de alta resolución y más rápida», dice el autor correspondiente Jochen Mueller, profesor asistente en el departamento de ingeniería civil y de sistemas de la Escuela de Ingeniería Wing. quien trabajó con Seok. Won Kang, mi becario postdoctoral, en el proyecto.

Inspirado en los mecanismos de las herramientas de agarre retráctiles y las raíces de humanos y animales, AN3DP utiliza ocho pasadores móviles controlados por motores para cambiar su forma y tamaño. La conexión de pasador es una membrana elástica que permite que el material que sale de la boquilla mantenga una forma suave. Los pasadores móviles y la membrana elástica permiten en conjunto la producción precisa de estructuras muy complejas, afirman los ingenieros.

«Uno de los principales beneficios de esta boquilla adaptable es su capacidad para reducir el efecto de ‘escalera’, que es común en la impresión 3D tradicional», dice Mueller.

«Este efecto, que recuerda a las figuras en bloques del popular juego Minecraft, ocurre cuando se imprimen superficies inclinadas o curvas usando tamaños de boquilla fijos, lo que da como resultado una serie de pequeños escalones 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 suaves y continuas, mejorando la calidad general de los objetos impresos».

Si bien AN3DP resuelve dos desafíos principales en la impresión 3D (precisión y velocidad), tiene sus propias deficiencias, dice el equipo. Por ejemplo, el diseño actual de la boquilla requiere montaje y limpieza manuales y sólo puede utilizarse para un tipo de proceso de fabricación.

Mueller y Kang planean abordar estas limitaciones perfeccionando el diseño para hacerlo más práctico para un uso generalizado. También pretenden adaptar AN3DP a la fabricación de filamentos fundidos, un proceso de impresión 3D común, ampliando su aplicación para incluir usos más cotidianos e industriales.

“Estoy muy entusiasmado con AN3DP y sus aplicaciones futuras. Su flexibilidad mejorará la integridad estructural y la funcionalidad de los objetos impresos, haciéndolos más adecuados para aplicaciones de ingeniería complejas”, afirma Mueller.

Fuente: Universidad Johns Hopkins