Impresión 3D a la velocidad de la luz

La impresión 3D, que prescinde de costosos moldes industriales ha supuesto una verdadera revolución tecnológica para los usuarios domésticos. ¿Se te han roto las gafas? Imprímete unas patillas. ¿Necesitas una prótesis? Descárgate los planos y conviértela en realidad. Sin embargo, a pesar de su versatilidad, es una tecnología que no termina de dar el salto a la escala industrial. Salvo en áreas como la fabricación de módulos de construcción o incluso casas enteras, las empresas no suelen utilizarla para la fabricación masiva de productos. Cualquiera que haya visto una impresora 3D en funcionamiento puede imaginar el motivo: son bastante lentas. Para conseguir el objeto final hace falta apilar capas y capas de material -la llamada manufactura aditiva- y eso lleva su tiempo. No obstante, hay otras soluciones para acelerar el proceso. El enfoque más radical pasa por utilizar un haz de luz en lugar de un extrusor convencional. Este nuevo sistema de impresión 3D, desarrollado por investigadores de la Universidad de Michigan (EEUU), es cien veces más rápido que las otras tecnologías empleadas hasta la fecha.

Su propuesta consiste en proyectar dos luces sobre una cuba de resina que, mediante la exposición a la luz, se solidifica de manera prácticamente inmediata en un proceso de polimerización. La resina va ocupando el espacio por debajo del material que se va endureciendo y, a su vez, se expone a la luz, dando forma a la pieza. Además, esto no se lleva a cabo línea a línea, sino con una sola exposición a la fuente de luz. Al carecer de uniones, la pieza resultante de la impresión 3D es mucho más sólida y resistente que las piezas fabricadas con técnicas de manufacturación aditiva tradicional. Así, el equipo de desarrolladores la ha bautizado como una de las primeras impresoras verdaderamente 3D del mundo.

Los retos de la impresión con luz

Uno de los problemas a los que se enfrenta la tecnología de impresión por luz es la solidificación de la ventana del fondo de la cuba de resina por donde se proyecta la luz, lo que impide separar el objeto una vez impreso. En el pasado, este problema se ha resuelto parcialmente creando una ventana adicional por la que entraba oxígeno, un agente que impide la solidificación del material. Sin embargo, la capa de resina expuesta al oxígeno es extremadamente fina, lo que obligaba a utilizar resinas muy líquidas que fueran capaces de ocupar ese espacio con rapidez. Sin embargo, emplear este tipo de resinas afecta al resultado final, los objetos impresos en 3D resultantes son más frágiles.

La alternativa que ahora entra en juego consiste en la utilización de un segundo haz de luz. Su papel consiste en detener el proceso de solidificación. Es decir, se utilizan dos longitudes de onda distintas: una es fotoactivadora y la otra fotoinhibidora. Con esta nueva tecnología, la franja líquida en contacto con la ventana de la cuba puede alcanzar un grosor de varios milímetros, permitiendo al resto de la resina fluir mucho más rápido.

Sin embargo, la innovadora tecnología de la Universidad de Michigan no está disponible comercialmente. Lo que sí se puede encontrar en el mercado es la llamada Digital Light Syntehsis (síntesis de luz digital) desarrollada por Carbon 3D, una de las primeras empresas en apostar por este tipo de impresión 3D. En su caso, utilizan la solución del oxígeno para mantener la resina líquida. Luego, una vez impreso el objeto, emplean un sistema de curación térmico o endurecimiento para otorgarle la rigidez deseada.         

Fuente: Universidad de Michigan