Se trata de un novedoso proceso que no requiere ensamblajes y es óptimo para fabricar sensores multimaterial y multicapa, placas de circuito e incluso textiles con componentes electrónicos.

Investigadores de la Universidad de Missouri, en EE.UU., han construido una máquina que combina elementos de la impresión 3D tradicional con tecnología láser para crear dispositivos complejos con múltiples materiales, incluidos plásticos, metales y semiconductores, todo con una sola máquina.

 

 

La investigación, que se publicó recientemente en Nature Communications, describe un novedoso proceso de impresión 3D y láser para fabricar sensores multimaterial y multicapa, placas de circuito e incluso textiles con componentes electrónicos.

 

Se llama Proceso de ensamblaje multimaterial de forma libre y promete revolucionar la fabricación de nuevos productos. Al imprimir sensores integrados dentro de una estructura, la máquina puede fabricar cosas que pueden detectar las condiciones ambientales, incluidas la temperatura y la presión.

 

Para otros investigadores, eso podría significar tener un objeto de aspecto natural, como una roca o una concha, que pudiera medir el movimiento del agua del océano. Para el público, las aplicaciones podrían incluir dispositivos portátiles que controlen la presión arterial y otros signos vitales.

 

"Esta es la primera vez que se utiliza este tipo de proceso y está abriendo nuevas posibilidades", dijo Bujingda Zheng, estudiante de doctorado en ingeniería mecánica en Mizzou y autor principal del estudio. “Estoy entusiasmado con el diseño. Siempre quise hacer algo que nadie había hecho antes y voy a hacerlo aquí en Mizzou”. Uno de los principales beneficios es que los innovadores pueden centrarse en diseñar nuevos productos sin preocuparse por cómo crear prototipos.

 

"Esto abre la posibilidad de mercados completamente nuevos", afirmó Jian "Javen" Lin, profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en Mizzou. "Tendrá amplios impactos en sensores portátiles, robots personalizables, dispositivos médicos y más".

 

Técnicas revolucionarias

Actualmente, fabricar una estructura de múltiples capas, como una placa de circuito impreso, puede ser un proceso engorroso que involucra múltiples pasos y materiales. Estos procesos son costosos, requieren mucho tiempo y pueden generar residuos que dañan el medio ambiente. La nueva técnica no sólo es mejor para el planeta, sino que está inspirada en sistemas que se encuentran en la naturaleza.

 

"Todo en la naturaleza se compone de materiales estructurales y funcionales", dijo Zheng. “Por ejemplo, las anguilas eléctricas tienen huesos y músculos que les permiten moverse. También tienen células especializadas que pueden descargar hasta 500 voltios para disuadir a los depredadores. Estas observaciones biológicas han inspirado a los investigadores a desarrollar nuevos métodos para fabricar estructuras 3D con aplicaciones multifuncionales, pero otros métodos emergentes tienen limitaciones”.

 

Específicamente, otras técnicas se quedan cortas en cuanto a cuán versátil puede ser el material y con qué precisión se pueden colocar componentes más pequeños dentro de estructuras 3D más grandes. El método del equipo de Mizzou utiliza técnicas especiales para resolver estos problemas. Los miembros del equipo construyeron una máquina que tiene tres boquillas diferentes: una agrega material similar a la tinta, otra usa un láser para tallar formas y materiales y la tercera agrega materiales funcionales adicionales para mejorar las capacidades del producto.

 

Comienza haciendo una estructura básica con filamento de impresión 3D normal, como el policarbonato, un tipo de termoplástico transparente. Luego, cambia al láser para convertir algunas piezas en un material especial llamado grafeno inducido por láser, colocándolo exactamente donde se necesita. Finalmente, se agregan más materiales para mejorar las capacidades funcionales del producto final. Este trabajo está financiado por el programa de fabricación avanzada de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), y el programa NSF I-CorpsTM proporciona fondos para explorar la comercialización.

 

"El programa I-Corps nos está ayudando a identificar los intereses y necesidades del mercado", dijo Lin. “Actualmente creemos que sería de interés para otros investigadores, pero creemos que en última instancia beneficiará a las empresas. Acortará el tiempo de fabricación de prototipos de dispositivos al permitir a las empresas fabricar prototipos internamente. Esta tecnología, disponible sólo en Mizzou, es muy prometedora para transformar la forma en que se fabrican y fabrican los productos”.

 

Fuente: https://showme.missouri.edu

Photo by Sam O’Keefe / www.showme.missouri.edu

 

 

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