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Si bien los científicos siempre se han inspirado en el reino animal, la impresión 3D lo está llevando al siguiente nivel. Mediante el uso de un hidrogel especial, los investigadores acaban de desarrollar órganos artificiales de anguila que producen electricidad. Como resultado, han aprovechado una batería potencial que convierte la sal y el agua en energía. Esto podría permitir una fuente de electricidad que sea compatible con la biotecnología.

La investigación es un proyecto conjunto entre el Instituto Adolphe Merkle de la Universidad de Fribourg, la Universidad de California en San Diego y la Universidad de Michigan. El equipo decidió aplicar ingeniería inversa al proceso mediante el cual las anguilas producen descargas eléctricas.

«La anguila polariza y despolariza miles de células instantáneamente para apagar estos altos voltajes», dijo Max Shtein, profesor asociado de la Universidad de Michigan y coautor del estudio. «Es un sistema fascinante de observar desde una perspectiva de ingeniería: sus métricas de rendimiento, sus bloques de construcción fundamentales y cómo usarlos».

Las anguilas producen electricidad polarizando las sales dentro de sus cuerpos en un proceso conocido como transporte transmembrana. Las anguilas pueden generar 600 V y 100 W de potencia al cargar positivamente el sodio y el potasio en sus cuerpos. Cuando la carga se establece en positiva, se precipitan hacia la cabeza de las anguilas, dejando cargas negativas en su cola. Esta diferencia de polaridad produce una poderosa carga eléctrica.

Para imitar este efecto, tuvieron que producir hidrogeles que pudieran copiar el transporte transmembrana. Los hidrogeles consisten en una serie de mezclas de polímeros a base de agua que forman dispositivos suaves y flexibles similares a baterías. En lugar de potasio, los investigadores están utilizando otro compuesto a base de sodio, la sal de mesa (NaCl). Los investigadores disolvieron la sal en hidrogel a base de agua y luego la imprimieron en una hoja de plástico.

Aplicaciones

El hidrogel es notablemente similar a los compartimentos de electrocitos que se encuentran en una anguila. 612 células de anguila artificial pueden generar suficiente energía para igualar la de una toma de corriente doméstica, es decir, 110 voltios. La importancia de tal logro no puede subestimarse.

Esto puede tener múltiples aplicaciones. Por un lado, proporciona electricidad pero también es compatible con la biología. Esto efectivamente permite que sea una bendición para los investigadores de biotecnología. Del mismo modo, las aplicaciones dentro de los dispositivos médicos que deben estar presentes en el cuerpo humano son innumerables. Elementos como los marcapasos podrían tener baterías más eficientes.

Otra aplicación de la tecnología podría ser la de las partes biónicas. Las partes de cyborg serían mucho más fáciles de producir con este tipo de hidrogel como fuente de energía. Si bien eso está muy lejos en el futuro, sienta las bases para muchas ideas interesantes y radicales sobre la integración de tecnología y sistemas biológicos.

El estudio completo está disponible aquí , a través de Nature.

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La empresa china de fabricación rápida WayKen produce una variedad de prototipos funcionales para sus clientes utilizando diversas tecnologías. WayKen utiliza tecnología de mecanizado CNC y herramientas rápidas para crear una variedad de objetos con termoplásticos de alta resistencia. También aplican una variedad de técnicas de acabado como pulido y lijado. En su mayoría trabajan con clientes industriales que requieren modelos que sean funcionales teniendo en cuenta la forma y el ajuste.

La empresa se encuentra entre las tiendas de creación de prototipos más experimentadas de China. Ubicados en Shenzhen, cerca de Hong Kong , su principal objetivo es proporcionar prototipos funcionales y asequibles. Si bien no discuten los precios directamente, la empresa puede proporcionar cotizaciones en unas pocas horas. También destacan lo competitivos que son sus precios en comparación con sus homólogos europeos y estadounidenses.

Mecanizado CNC

Gran parte del trabajo de WayKen se realiza mediante mecanizado CNC. CNC les permite tallar prototipos precisos bajo pedido. La empresa envía sus diseños en 3D y WayKen luego hace que sus ingenieros revisen el diseño para ver si es una idea factible o no. Luego, la empresa fabrica el prototipo y aplica algún tipo de acabado o pulido para completar su desarrollo. A menudo combinan el CNC con otros métodos de procesamiento de materiales, como el grabado o la pintura con láser.

Con la ayuda de software y maquinaria de control numérico por computadora de última generación, la empresa puede lograr un tiempo de respuesta de 3 a 9 días hábiles. La imagen de arriba muestra un prototipo funcional diseñado para un centro tecnológico automotriz. El panel de control del aire acondicionado consta de 32 piezas individuales que requieren un detalle minucioso y exacto. Definitivamente, el CNC sigue siendo uno de los métodos más rápidos disponibles, considerando que produjo esa unidad funcional de 32 piezas en 10 días. Además, WayKen lo diseñó para adaptarse y funcionar. El panel de control de CA está hecho de policarbonato y ABS negro luego pulido liso.

Muchas empresas perderán su tiempo en un prototipo que no se puede probar, por lo que los diseños funcionales eliminan un paso en el proceso. El nivel de detalle y suavidad que brindan sus máquinas CNC permite a las empresas comenzar a probar sus productos. Las máquinas CNC tienen una tolerancia de 0,05 mm. Esto lo hace ideal para piezas pequeñas como las del panel de control.

Las perillas y diales intrincados requieren no solo un aspecto suave sino también un movimiento muy preciso. Es por eso que WayKen produjo las piezas con 3-5 bits adicionales cada una. Estas piezas adicionales, como los anillos de adorno y los cuerpos de las llaves, etc., dieron a las piezas el ajuste exacto que necesitaban. La empresa cree que una de las ventajas de los prototipos funcionales es la capacidad de pasar directamente a la fase de prueba.

Moldeo por inyección rápida

Para los clientes que requieren piezas moldeadas de bajo volumen, WayKen opta por el moldeo por inyección rápida. Este método les permite producir en términos más económicos en comparación con el moldeo de producción en masa. También tiene la ventaja de producir piezas más rápidamente. Ofrecen capacidades completas de fabricación de herramientas y modificaciones de moldes de plástico. Su mayor beneficio es que combina el aspecto y la sensación de más de un material para el producto final.

La imagen de arriba muestra el trabajo que hicieron para una empresa de software. El cliente solicitó que WayKen produjera una funda para sus dispositivos GPS. En 30 días, la empresa produjo 3000 juegos de estos, una tasa impresionante. También hicieron que toda la estructura sea impermeable mediante el uso de una moldura de TPE en la parte superior del policarbonato.

Además, los ingenieros a menudo ayudan a desarrollar el modelo para que pueda tener estos atributos, como una mejor dureza o resistencia al agua. El equipo de ingeniería a menudo analiza cómo convertir mejor las solicitudes del cliente en un modelo viable. Esto a menudo requiere encontrar una buena combinación de materiales o reelaborar el diseño. En el caso anterior, hicieron la sugerencia de agregar dos puertas para que el TPE se llene mejor. Esto les permite compensar la delgadez del material.

Selección de los materiales de molde adecuados

En WayKen, sus tecnologías son capaces de proporcionar una fabricación completa de herramientas y soporte inmediato para modificaciones de moldes de plástico. Esto incluye prototipos de moldes de inyección y moldes de inyección en masa. La empresa puede procesar estos moldes en una variedad de materiales como acero fundido, aluminio, P-20 o acero para herramientas de alta calidad.

Al trabajar rápidamente con herramientas de aluminio, reduce el costo de construir un molde en lugar de trabajar con acero duro. Puede mecanizarse entre un 15% y un 30% más rápido, pulirse entre 3 y 10 veces más rápido y es más liviano. El herramental rápido también proporciona un control de temperatura más fácil, lo que permite tiempos de ciclo más rápidos y la capacidad de quitar las piezas de plástico a temperaturas más bajas. Esto eventualmente resulta en una menor distorsión del producto.

Las herramientas de acero son más resistentes y duraderas, pero pueden tardar más en producirse. Estos son adecuados para volúmenes más grandes o al inyectar plásticos abrasivos o corrosivos que dañarían los moldes de aluminio. El acero para herramientas preendurecido se utiliza para cantidades de 100.000 y más, según el tipo de plástico y la geometría de la pieza. WayKen utiliza acero con alivio de tensión P20 y NAK80. El acero para herramientas totalmente endurecido es el más duradero y se puede utilizar para millones de piezas inyectadas. El acero endurecido H13 es ideal para volúmenes de producción completos o cuando se inyectan plásticos abrasivos de grado de ingeniería.

Si está interesado en trabajar con WayKen, puede contactarlos aquí .

CEAD, con sede en los Países Bajos, ha desarrollado una nueva impresora 3D compuesta para grandes proyectos de ingeniería. La tecnología Continuous Fiber Additive Manufacturing (CFAM) permite impresiones masivas a altas velocidades. La empresa está desarrollando su nueva impresora para el desarrollo de barcos y otras formas de infraestructura marítima.

La impresora tiene un volumen de construcción de 4 x 2 x 1,5 metros y una velocidad de extrusión de 15 kg por hora. Si bien 15 kg por hora es enorme, aparentemente la extrusora puede incluso llegar a 25, según CEAD. Esto le permite construir estructuras de PP, PET, ABS, PLA y PEEK a un ritmo asombroso, incorporando gránulos estándar y termoplásticos de ingeniería. Además, la impresora también puede incorporar fibra de carbono en sus impresiones mientras utiliza un mecanismo de calentamiento interno para enfriar y elevar la temperatura para evitar deformaciones.

La impresora se lanzará a mediados de 2020. Poly Products serán los primeros usuarios conocidos de la máquina. Planean usarlo no solo para productos a gran escala sino también para prototipos para obtener comentarios de los clientes. Royal Roos también se ha convertido en el segundo cliente en alojar este dispositivo. Quieren reducir el peso de sus embarcaciones marítimas y, al mismo tiempo, desarrollar un servicio de ingeniería para impresiones a gran escala.

CEAD y fabricación aditiva de máquinas náuticas

La impresión de tecnología marítima ha ido en aumento últimamente. Esto es particularmente cierto en los Países Bajos, donde instituciones como RAMLAB en Rotterdam han estado desarrollando máquinas masivas para construir partes de máquinas marítimas como hélices. Parece haber una demanda masiva de este tipo de máquinas que coincide con la de la impresión 3D aeroespacial, aunque no tan grande. Ahí es donde las máquinas como las impresoras CFAM son útiles, ya que la aplicación para la fabricación aditiva apunta a dispositivos más grandes.

Ethereal Machines, una empresa con sede en Bangalore, ha hecho olas en CES 2020 con su nueva impresora híbrida. Tanto es así, de hecho, que han logrado ganar el premio a la ‘mejor innovación’ en la feria. Es fácil ver por qué todos lo respaldan, considerando su sistema de impresión 5D. Si bien la compañía la llama impresora 5D, esto es en realidad una referencia a su sistema de 5 ejes, no una extensión de la impresión 4D, la realización de impresiones que cambian de forma.

Ethereal Machines ha nombrado a la impresora Halo. Además de simplemente utilizar tecnología aditiva, también emplea fresado CNC, por lo que es una impresora híbrida. Según los estándares actuales, la máquina es bastante cara en comparación con los dispositivos FDM, pero entre un 40 y un 50% más barata que muchas otras impresoras de 5 ejes. El precio puede llegar hasta los 25.000 euroes, razón por la cual hay tanta expectación a su alrededor.

Otra razón por la que esta máquina ha recibido un gran reconocimiento es su tamaño. La mayoría de los dispositivos de 5 ejes no son tan portátiles. Con una superficie total de 900 mm x 900 mm, cumple su función como máquina de sobremesa. El equipo trabajó mucho y duro para hacerlo lo más compacto posible.

Impresión 5D y tecnología híbrida

La impresión 5D, como se mencionó anteriormente, tiene que ver con el sistema de 5 ejes. El sistema proporciona un rango dinámico de movimiento completamente nuevo al proceso de impresión. La plataforma y el cabezal de impresión proporcionan los ejes XYZ estándar, mientras que la cama giratoria proporciona los ejes A y C. Los dos ejes adicionales permiten ángulos impares como se muestra en el video de arriba. Estos permiten que la máquina se ocupe fácilmente de voladizos y estructuras complejas.

Junto con los ejes, la impresora también hace uso de la fabricación aditiva y sustractiva. El mecanizado CNC le permite dar forma adecuada a la impresión después del proceso de construcción de la forma. La combinación de ambos tipos de fabricación y los ejes hacen que Halo de Ethereal Machines sea una de las máquinas más completas y precisas del mercado.