EL MÉTODO SE BASA EN AÑADIR
NANOPARTÍCULAS MINERALES AL POLÍMERO LÍQUIDO QUE USAN LAS IMPRESORAS 3D
ESTEREOLITOGRÁFICAS
Nacho Palou
Microsiervos
El desarrollo de nuevos compuestos posibilita el
uso de cada vez más materiales en las impresoras 3D convencionales, desde
plásticos y resinas, las más comunes, pasando por compuestos flexibles
adecuados para fabricar prótesis y también tejidos
y metal, entre otros. Hasta ahora la impresión 3D con materiales como la
cerámica o el vidrio siguen siendo un asunto pendiente. Ambos materiales son
difíciles de imprimir en 3D en gran medida debido a las altas temperaturas que
son necesarias, de más de 1000°, para que adquieran el estado líquido que
permita su uso en una impresora. Normalmente el plástico PVC y las resinas
empleadas en impresión 3D se calientan a entre 80 y 150°.
Hasta la fecha se han desarrollado diversos
procesos para aplicar el vidrio a la fabricación por adición. Desde métodos
artesanales que utilizan lentes y el calor del sol a brazos robot provistos de
sopletes que funden el vidrio a la vez que lo depositan sobre la superficie de
impresión y hasta la adaptación de métodos tradicionales. Ninguno de ellos, sin
embargo, ha servido para producir hasta ahora vidrio de suficiente calidad, según
The New Tork Times.
Recientemente un grupo de investigadores alemanes
ha desarrollado un método para la impresión de vidrio que por primera vez
prescinde del uso de altas temperaturas durante el proceso de impresión, según
han publicado en Nature: “El vidrio es uno de los materiales
más usados en la investigación científica, en la sociedad y en la industria,
principalmente debido a su inigualable grado de transparencia óptica, su
resistencia mecánica, química y térmica y por su propiedades aislantes.”
Sin embargo obtener vidrio modelado de alta pureza
requiere procesos de producción complejos que incluyen el uso de compuestos
químicos como ácidos y altas temperaturas. “Estos inconvenientes dificultan la
fabricación de objetos de vidrio con tecnologías como la impresión 3D”,
explican los investigadores.
Los investigadores han desarrollado un
nanocompuesto de fundición que permite la impresión 3D de “vidrio de alta
calidad, no poroso y transparente”. Para lograrlo, los investigadores han
desarrollado un nanocompuesto de fundición que permite la impresión 3D de
“vidrio de alta calidad, no poroso y transparente” empleando una impresora 3D
estereolitografica, un método de fabricación que utiliza la luz ultravioleta
para solidificar el compuesto con una precisión (o “resolución”) de unas pocas
decenas de micras, dependiendo de la impresora empleada.
El compuesto usado para la impresión contiene
nanopartículas de sílice, vidrio en polvo, suspendido en un líquido que es
similar a la resina líquida usada habitualmente en estas impresoras. De este
modo el proceso de impresión no varía: una haz de luz ultravioleta solidifica
el líquido capa por capa resultando en una figura tridimensional sólida. Una
vez impresa hay que calentar la figura en un horno para eliminar el material
sobrante (la resina) y convertir las nanopartículas de sílice en vidrio.
“Añadiendo sales metálicas se puede obtener vidrio
de diferentes colores”, explican los investigadores. “Este método amplía la
posibilidad de los materiales empleados en la impresión 3D, permitiendo la
creación de macro y microestructuras complejas en vidrio con numerosas
aplicaciones tanto en la industria como en el mundo académico y artístico.”
El año pasado un grupo de químicos del laboratorio
HRL en California aplicó este mismo método de impresión añadiendo
nanopartículas de minerales cerámicos al polímero líquido para imprimir en 3D
objetos de cerámica. Como el vidrio, la cerámica es un material que también
cuenta con numerosas propiedades provechosas (entre otras: resistencia mecánica
y a la fricción y alta resistencia a temperaturas extremas). Pero igual que
sucede con el vidrio la cerámica tampoco facilita la creación de formas
complejas o intrincadas mediante los métodos tradicionales de fabricación.
De igual modo este proceso de impresión recurre a
una impresora estereolitografica para dar forma al objeto tridimensional.
Después la figura sólida resultante se calienta en un horno donde se cuecen los
componentes orgánicos del polímero y el silicio y resto de minerales se convierten
en cerámica. Las piezas impresas en 3D con materiales cerámicos tienen
numerosas aplicaciones, desde partes para motores de aviones a componentes
electrónicos y microchips”, según los investigadores y la resistencia térmica
de la estructura resultante de este proceso llega hasta los 1700°.
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