La impresión de objetos de plástico de forma precisa, rápida y económica es el objetivo de muchos procesos de impresión 3D. Sin embargo, la velocidad y la alta resolución siguen siendo un desafío tecnológico. Un equipo de investigación del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT), la Universidad de Heidelberg y la Universidad de Tecnología de Queensland (QUT) ha recorrido un largo camino para lograr este objetivo. Desarrolló un proceso de impresión láser que puede imprimir piezas del tamaño de un micrómetro en un abrir y cerrar de ojos. El equipo internacional publicó el trabajo en Fotónica de la naturaleza.
La impresión 3D por estereolitografía es actualmente uno de los procesos de fabricación aditiva más populares para plásticos, tanto para aplicaciones privadas como industriales. En la estereolitografía, las capas de un objeto 3D se proyectan una a una en un recipiente lleno de resina. La resina se cura con luz ultravioleta. Sin embargo, los métodos de estereolitografía anteriores son lentos y tienen una resolución demasiado baja. La impresión 3D Light-sheet, que utilizan los investigadores de KIT, es una alternativa rápida y de alta resolución.
Impresión 3D con dos colores en dos etapas
En la impresión 3D de láminas de luz, la luz azul se proyecta en un recipiente lleno de resina líquida. La luz azul preactiva la resina. En una segunda etapa, un rayo láser rojo proporciona la energía adicional necesaria para curar la resina. Sin embargo, la impresión 3D solo puede imprimir rápidamente resinas que regresan rápidamente de su estado preactivado a su estado original. Solo entonces se puede imprimir la siguiente capa. En consecuencia, el tiempo de retorno dicta el tiempo de espera entre dos capas sucesivas y, por tanto, la velocidad de impresión. «Para la resina que usamos, el tiempo de retorno fue de menos de 100 microsegundos, lo que permite altas velocidades de impresión», dice el primer autor Vincent Hahn del Instituto de Física Aplicada (APH) de KIT.
Estructuras del tamaño de un micrómetro en solo un abrir y cerrar de ojos
Para aprovechar esta nueva resina, los investigadores construyeron una impresora 3D especial. En esta impresora, se utilizan diodos láser azules para proyectar imágenes en la resina líquida mediante una pantalla de alta resolución con una alta velocidad de fotogramas. El láser rojo se forma en un rayo delgado de «lámina de luz» y cruza el rayo azul verticalmente en la resina. Con esta disposición, el equipo pudo imprimir en 3D piezas del tamaño de un micrómetro en unos pocos cientos de milisegundos, es decir, en un abrir y cerrar de ojos. Sin embargo, no debería quedarse ahí: «Con resinas más sensibles, incluso podríamos usar LED en lugar de láser en nuestra impresora 3D», dice el profesor Martin Wegener de APH. «En última instancia, queremos imprimir estructuras 3D que tengan un tamaño de centímetros, manteniendo una resolución micrométrica y altas velocidades de impresión».
La publicación se produjo en el marco del Clúster de Excelencia conjunto «3D Matter Made to Order» del KIT y la Universidad de Heidelberg. Por parte de la Universidad de Heidelberg, participó la profesora junior Dra. Eva Blasco, líder de grupo en el Instituto de Química Orgánica y el Instituto de Ingeniería de Sistemas Moleculares y Materiales Avanzados.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Karlsruher (KIT). Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
