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Las aplicaciones médicas y quirúrgicas representan una parte creciente del mercado de la impresión 3D profesional y algunas empresas se están inclinando por ese hecho. La empresa alemana de productos químicos especializados Evonik acaba de lanzar el filamento VESTAKEEP i4 3DF, un material PEEK que se puede utilizar en impresoras 3D de deposición de filamentos para fabricar implantes de grado médico.

Aunque requiere una impresora 3D de alta temperatura, PEEK es un material de alto rendimiento que no solo es fuerte sino también biocompatible, lo que lo convierte en una excelente opción para los implantes. Tomó un par de años de desarrollo y pruebas, pero VESTAKEEP i4 3DF ha cumplido con los requisitos de ASTM F2026, el estándar que certifica que los dispositivos médicos implantables de PEEK son seguros de usar y fabricar. Si bien hay varios materiales de impresión 3D FDM que están clasificados para usos médicos, solo están certificados para un contacto limitado, lo que significa que solo pueden estar en contacto con el tejido durante 24 horas y no se pueden implantar. Esos materiales son fantásticos para aparatos ortopédicos y guías quirúrgicas, pero no se permiten cuando alguien necesita un implante craneal.

Y los implantes craneales son exactamente lo que recetó el médico, según Marc Knebel, Director de VESTAKEEP Medical, “Para la tecnología médica moderna, el desarrollo de nuestro primer material de implante imprimible en 3D abre nuevas oportunidades para personalizar los tratamientos del paciente. La ortopedia y la cirugía maxilofacial son ejemplos de áreas en las que esto podría aplicarse ”. i4 3DF está diseñado para el contacto corporal temporal y permanente. Para eso, se consideran factores más allá de la biocompatibilidad inmediata y se deben hacer preguntas importantes, como:

• Bioestabilidad : ¿cómo se comporta el material con el tiempo en el cuerpo? Es imperativo que el material no se descomponga, se descomponga ni se corroa durante períodos prolongados de exposición a tejidos y fluidos corporales.
• Transparencia de rayos X : ¿Pueden los radiólogos ver a través de este material? Los implantes de metal son excelentes hasta que el paciente necesita una radiografía y los implantes bloquean por completo la visión de un área crítica.
• Facilidad de manejo : ¿Qué tan difícil es fabricar y reparar el material? Si un material es difícil de procesar y manipular, eso puede dificultar su desempeño en un entorno quirúrgico.

Por supuesto, i4 3DF cumple con todos esos requisitos y más. PEEK es un material increíblemente resistente, ligero y duradero. Se utiliza en la industria aeroespacial precisamente por esas razones. Para cumplir con los requisitos ASTM necesarios, el i4 3DF PEEK de Evonik se produce en condiciones de sala limpia y luego pasa por rigurosas medidas de control de calidad que se aplican a los materiales médicos. Para ayudar a los clientes a mantener bajos los costos, Evonik también ofrece un «grado de prueba» del filamento que tiene las mismas propiedades mecánicas y de procesamiento, pero sin la documentación necesaria para su uso como implante. Esto permite a los cirujanos y consultores imprimir prototipos funcionales con descuento.

Cada vez hay más cursos sobre impresión 3D, la mayoría de ellos centrados en cómo funciona la tecnología, cómo está alterando los mercados y cómo operar las impresoras. También hay muchos talleres sobre cómo las empresas pueden incorporar la impresión 3D en sus negocios existentes. Pero hay una sorprendente falta de cursos que se centren en cómo ganar dinero con la impresión 3D, y es por eso que Addm.io está financiando colectivamente el curso en línea “Impresión 3D para emprendedores” en Kickstarter .

La impresión 3D es una tecnología muy accesible en comparación con la mayoría de los equipos de fabricación. Eso suscita mucho interés por parte de los empresarios que tienen un capital limitado, pero nadie quiere desperdiciar su capital, por limitado que sea. Entonces, ¿por dónde empiezan? ¿Deberían comprar una impresora o utilizar un servicio de impresión? ¿Necesitan aprender a hacer modelado 3D? ¿Qué deberían imprimir? Teóricamente, estas preguntas y más se responderán en el curso de tres días.

Robin Huizing es el fundador de Addm.io , una empresa dedicada a curar y facilitar la educación AM, y tiene una amplia experiencia en impresión 3D. Habiendo trabajado anteriormente como ingeniero de impresión en Shapeways y diseñador de fabricación aditiva en Additive Industries, Robin también tiene más de una docena de años en su haber como operador de su propio estudio de diseño. Según él, ha condensado cinco años de los conocimientos más útiles que ha adquirido a lo largo de su carrera en el curso de tres días. Todas las cosas innecesarias que se encuentran en otros cursos no estarán en este curso, y tampoco habrá ninguna instrucción sobre cómo operar una impresora.

Si hay algo que puede tener un impacto en nuestra industria en este momento es la educación, esa es la razón por la que comencé con addm.io. Quiero hacer por la educación lo que Autodesk hizo por el software CAD. Robin Huizing, fundador de Addm.io

El curso en línea seguirá tres temas: aplicación, diseño y monetización. Se incluirán algunos archivos imprimibles en 3D que se incorporarán con el plan de lección de alguna manera, pero el curso consistirá completamente en videos de lo contrario. Robin eligió lanzar el curso a través de Kickstarter porque quiere la opinión de los patrocinadores con respecto a lo que quieren del curso. Aquellos que deseen respaldar el proyecto pueden acceder al curso por el precio de reserva anticipada de € 90.

A medida que las tecnologías, los procesos y los estándares de impresión 3D han madurado, hemos visto cómo la fabricación aditiva asciende en los rangos de los campos de fabricación técnicamente complejos.

Hemos visto la fabricación aditiva aplicada a los deportes de motor, la ingeniería de naves espaciales, la aviación … y ahora, finalmente, ha hecho incursiones en lo que podría considerarse el pináculo de los sectores críticos para la seguridad: la industria nuclear.

Y como una parada de autobús, donde uno puede estar esperando durante horas antes de que lleguen dos a la vez, esta semana no tenemos una, sino DOS historias de impresión nuclear en 3D. Sigue leyendo.

Dedal nuclear

Por primera vez, se ha utilizado un componente impreso en 3D en una central nuclear.

Westinghouse Electric Company, con sede en EE. UU., Anunció el 4 de mayo que el dispositivo de conexión de dedal impreso en 3D se instaló en su estación generadora Byron 1, en Byron, Illinois.

Byron 1 inició operaciones comerciales en 1985 y es operado por Excelon Generation Company. La planta debe someterse a un reabastecimiento de combustible regular, y fue durante la reciente interrupción programada de reabastecimiento de combustible de primavera cuando se instaló el dispositivo de taponamiento de dedal.

El dispositivo en sí se utiliza para hacer descender conjuntos combustibles a los núcleos de los reactores.

La versión impresa en 3D es el resultado de 3 años de investigación, se construyó mediante fusión en lecho de polvo y está hecha de acero inoxidable de grado 316L.

“Nuestro programa de fabricación aditiva ofrece a los clientes diseños de componentes mejorados que ayudan a aumentar el rendimiento y reducir los costos, además de proporcionar acceso a componentes que pueden no estar disponibles mediante los métodos de fabricación tradicionales”, dijo Ken Canavan, director de tecnología de Westinghouse.

Como puede ver en la imagen a continuación, el dispositivo normalmente requeriría muchos pasos de proceso diferentes para su fabricación. Al utilizar la impresión 3D, Westinghouse ha logrado reducir el número de pasos del proceso de fabricación.

Por supuesto, la impresión 3D no solo es útil para los componentes de la próxima generación, sino que puede ser muy útil cuando se trata de fabricar piezas heredadas y obsoletas, lo que definitivamente es una bendición para industrias como la nuclear y la aeroespacial, donde el desarrollo avanza tan lentamente que OEM enteros. puede desaparecer de la existencia antes de que se realice un proyecto.

Núcleo del reactor nuclear

No somos ingenieros nucleares por aquí, pero probablemente sea seguro decir que el núcleo de un reactor nuclear es un componente muy crítico que requiere una confiabilidad increíblemente alta combinada con métodos de control de calidad incomparables (si conoce algún otro sistema de ingeniería en el planeta más exigente de confiabilidad, ¡háganoslo saber en los comentarios!).

Por lo tanto, es quizás una buena indicación de que AM ha alcanzado la mayoría de edad cuando el Laboratorio Nacional Oak Ridge ( ORNL ) declara que han impreso en 3D un núcleo completo de un reactor nuclear. Y eso es exactamente lo que anunciaron ayer (11 de mayo).

ORNL en Tennessee ha estado trabajando en el desarrollo de nuevos métodos para la fabricación de componentes nucleares como parte del programa Transformational Challenge Reactor ( TCR ), que tiene como objetivo desarrollar métodos que permitan enfoques más rápidos y asequibles de la energía nuclear.

El equipo de investigación se ha centrado en ampliar gradualmente el núcleo de su reactor nuclear impreso en 3D y planea tener un núcleo en pleno funcionamiento para 2023.

Como parte de su cronograma agresivo, el equipo incluso ha continuado con el diseño y la simulación de forma remota durante la pandemia del coronavirus (lo que sin duda es una buena noticia para las empresas de simulación y CAD basadas en la nube que han luchado por incursionar en los sectores de fabricación de alta seguridad).

“La industria nuclear todavía tiene limitaciones para pensar en la forma en que diseñamos, construimos y desplegamos la tecnología de energía nuclear”, dijo Thomas Zacharia, director de ORNL.

La ingeniería nuclear tradicional es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo, debido a la disponibilidad de materiales y la velocidad de construcción de las plantas glaciares. Como consecuencia, Estados Unidos se ha visto reducido a construir un reactor cada 20 años. Esto ha puesto al país a la defensiva en términos de nuevos desarrollos, y esto ha preocupado a los conocedores de la industria. El programa TCR puede ofrecer una solución a estas preocupaciones.

“El programa TCR proporcionará un nuevo modelo para el despliegue acelerado de sistemas avanzados de energía nuclear”, dijo Zacharia.

Puede ver la demostración de fabricación del núcleo del reactor en cuestión en el video a continuación.

El núcleo tardó apenas 40 horas en imprimirse utilizando materia prima de acero inoxidable. El video de imágenes térmicas muestra charcos de derretimiento que alcanzan temperaturas de hasta 1400 grados Celsius.

Así que ahí está. La industria nuclear tiene un futuro brillante (resplandeciente) gracias a la fabricación aditiva, y la impresión 3D se valida aún más en aplicaciones de sistemas críticos. Y con eso, parece que AM finalmente ha alcanzado la meseta de productividad para sistemas altamente dependientes de la seguridad.

¿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.

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?

El fabricante italiano de impresoras 3D industriales Wasp acaba de lanzar la última incorporación a su gama de impresoras 3D industriales y arquitectónicas, la Delta Wasp 3MT Concrete.

Como puede adivinar por el nombre del producto, es un dispositivo de impresión de mortero de concreto en una configuración de impresora tipo delta. La nueva variante de impresora arquitectónica tiene un volumen de construcción de 1000 mm de diámetro x 1000 mm de altura.

El tamaño más pequeño está dirigido a clientes que deseen producir productos de hormigón modular en lugar de viviendas de tamaño completo. Por lo tanto, se pueden imprimir estructuras prefabricadas más pequeñas, muebles, incluso tuberías y otros elementos más pequeños según la boquilla que se seleccione.

Como estándar, la impresora viene completa con la extrusora de tornillo LDM WASP Extruder XXL, que tiene un rango de diámetro de boquilla de 8 mm a 30 mm. Esto se adapta mejor a impresiones más grandes y rápidas.

La versión XXL permite imprimir morteros de hormigón con un tamaño máximo de partícula de 1 mm, hormigón reforzado con fibras, hormigón espumado, arcilla, porcelana y mezclas a base de tierra con fibras naturales.

Una extrusora más pequeña, la LDM WASP Extruder XL es más adecuada para impresiones precisas y de mayor calidad y tiene un diámetro de boquilla de 4 mm a 8 mm.

Entonces, ¿cuánto costará todo esto?

Según el sitio web de WASP, la impresora 3D de hormigón Delta Wasp 3MT con la extrusora XXL le costará 54.850 euros por el paquete básico.

Ese paquete incluye la extrusora XL, la bomba de mortero de 80 litros, las boquillas cónicas de plástico, 5 metros de tubería, el ensamblaje delta, la caja de seguridad metálica y la plataforma de impresión MDF / pallet que permite una fácil extracción con una carretilla elevadora.

El uso del sistema parece ser bastante fácil de usar. El corte CAD se realiza de la misma manera que lo haría con cualquier trabajo de impresión FDM. Se incluye una licencia para Simplify3D.

El corte y el código G se realizan en el software separado y, como cualquier otra impresora, los archivos se envían al hardware del controlador de la impresora mediante WiFi o USB. Una vez que se selecciona el código G en el hardware de la impresora, los parámetros de bombeo se pueden cambiar a través del controlador de la bomba para garantizar una impresión óptima, según el material que se utilice.

Una vez en ejecución, los usuarios pueden sentarse y dejar que el trabajo siga su curso y monitorear de forma remota a través de las impresoras a bordo, las cámaras conectadas y, si hubiera algún problema, Wasp ofrece diagnósticos remotos y asistencia de su equipo de técnicos conectados.

Si desea ver más impresoras de la gama Wasp, que se centran en una variedad de máquinas de tipo delta de cerámica y polímero para la industria, puede obtener más información sobre ellas en este enlace .