¿De qué le serviría una estructura que crece de volumen con la aplicación de calor?
¿Quizás alguna forma de estructura de nave espacial, donde los requisitos de volumen son un bien escaso? Estas son exactamente las preguntas que se hacen los investigadores del Departamento de Nanoingeniería de la Universidad de California , ahora que han desarrollado una resina de fotopolímero en expansión que hace precisamente eso.
El equipo ha demostrado mediante el uso de una materia prima polimérica personalizada, que pueden imprimir estructuras que son capaces de aumentar 40 veces su propio volumen mientras conservan su forma general deseada.
Qué significa eso?
Eche un vistazo al video a continuación.
La estructura original impresa en 3D se imprime en esta demostración con impresión de tipo SLA. Específicamente, el equipo utilizó una impresora 3D de resina de escritorio bastante accesible .
Después de que la resina personalizada se imprime con el proceso de estereolitografía tradicional, se coloca en un horno y se calienta. A medida que se calientan los componentes volátiles de la resina, se desgastan y se expanden como gases, lo que provoca la formación de células estructurales expandidas (muy parecidas a una espuma de ingeniería típica) y, como resultado, la estructura general aumenta de volumen.
Por supuesto, se necesita algo más que una impresora económica para obtener resultados y, en este caso, la magia proviene de la investigación del equipo sobre la materia prima en sí.
Se probaron una variedad de monómeros durante la experimentación, incluidos MMA y HEMA, junto con una variedad de tiempos de curado y fotoiniciadores. La combinación óptima de factores dio como resultado los sujetos más estables geométricamente combinados con la relación de expansión más alta de los materiales.
Puede ver una de las demostraciones más básicas de estos principios en la imagen a continuación. Como puede ver, varias muestras con diferentes composiciones se colocan en la placa del horno y se calientan.
Los candidatos óptimos son los que más se expanden conservando su forma cilíndrica original.
Fotografía de muestras de HEA (izquierda) y HEMA (derecha) después del curado. Fuente: https://pubs.acs.org
Ejemplos de estructuras expandibles
Los ejemplos de las aplicaciones de dicha investigación pueden incluir barcos, estructuras espaciales y turbinas eólicas.
Hasta ahora, el equipo ha demostrado dos de estos elementos, aunque a escalas más pequeñas.
En primer lugar, se imprimió en 3D un bote pequeño con el material elegido. En su forma original, sin expandir, el barco se cargó con masa hasta que se hundió.
Luego, el bote se calentó en el horno y se dejó expandir. Una vez expandida la embarcación se cargó con peso hasta que se hundió, y se anotaron los valores de peso.
Puede ver una demostración de este experimento en el video a continuación.
en el segmento final del video, habrás notado una turbina eólica a pequeña escala que ha sido fabricada con este proceso.
El inconveniente …
Si bien esta demostración temprana muestra un camino potencial para la investigación de estructuras de crecimiento volumétricas activadas por calor, en la actualidad existe un pequeño inconveniente:
Las estructuras tienen actualmente menos resistencia que los productos de poliestireno fabricados tradicionalmente.
Entonces, si bien no son las estructuras más sólidas, ciertamente agregan valor a cualquier situación en la que pueda estar involucrado el transporte de artículos de gran volumen a un sitio. Solo en términos de costos de transporte, donde el volumen es un factor de costos, simplemente enviar los objetos de tamaño original a un sitio donde se puedan expandir in situ con un calentador podría resultar ventajoso en varios sectores, siendo la agricultura espacial y eólica dos de ellos. ejemplos.
¿Ha visto alguna vez un video del transporte de una pala de aerogenerador ? Estos no son asuntos triviales.
Estas son algunas aplicaciones de esta tecnología más adelante.
Según el equipo de la universidad, también podría usarse para amortiguación, superficies aerodinámicas, ayudas a la flotabilidad o incluso hábitats expandibles para los astronautas.
Así que ahí está. Impresión 3D y ahorro de volumen, en pocas palabras.
Pero eso plantea una pregunta final.
Dado que hay un elemento que depende del tiempo, ¿es esta impresión 3D o es una aplicación de la impresión 4D?
