La capacidad de poder replicar cabellos y fibras finos, que son omnipresentes en la naturaleza, son útiles para varias aplicaciones. Ahora, una nueva técnica presenta un enfoque bioinspirado en la rápida impresión de fibras finas en gel.

Los profesores de MechSE, Sameh Tawfick y Randy Ewoldt, el doctorando M. Tanver Hossain y colaboradores externos han abordado esta necesidad con su vanguardista técnica de impresión 3D, publicada recientemente en Nature Communications. 

 

© M. Tanver Hossain / www.mechse.illinois.edu

 

A diferencia de los métodos tradicionales de impresión 3D, en los que el material se deposita capa por capa en el aire ambiente, la impresión 3D embebida deposita el material en un medio de soporte como el hidrogel. Cuando se imprime en aire, los modelos deben orientarse de modo que cada capa pueda soportar la capa siguiente o, en el caso de estructuras con una arquitectura compleja, pueden imprimirse estructuras de soporte desmontables que luego se desechan. La impresión en gel elimina la necesidad de estas estructuras, ya que el propio gel soporta la forma del material impreso, lo que permite imprimir con mayor eficacia formas complejas, como muelles helicoidales. Además, la pieza impresa puede curarse en el gel y luego retirarse de él, lo que permite reutilizar el gel para varias impresiones.

 

Sin embargo, la impresión 3D embebida tenía dificultades para imprimir elementos muy finos, lo que recordaba a la impresión 3D en el aire. Los filamentos con un diámetro inferior a dieciséis micras se rompían rápidamente antes del proceso de curado debido a la tensión superficial. El equipo de investigación quería imprimir diámetros más finos para asemejarse a las fibras que se encuentran en la naturaleza, como la seda producida por las arañas o el viscoso hilo defensivo extruido por los mixinos.

 

"En la naturaleza hay muchos ejemplos de estructuras filamentosas que alcanzan un diámetro de sólo unas micras", explica Hossain, que es el segundo autor y se centró en el diseño del gel no newtoniano. "Sabíamos que tenía que ser posible".

 

 

Los investigadores emplearon un método de intercambio de disolventes para inhibir la rotura capilar por tensión superficial. "Modificamos el gel y la tinta de impresión para que la tinta se curara en cuanto se depositara en el gel", explica Hossain. "Esto evita que el filamento se rompa porque es casi instantáneamente sólido". Con este método, el equipo consiguió una resolución de 1,5 micras. También experimentaron con la impresión a través de múltiples boquillas en paralelo, lo que permite una fabricación rápida.

 

Fuente e imagen: https://mechse.illinois.edu

 

 

 

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