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A medida que la impresión de metales en 3D se vuelve más popular, es probable que haya más dispositivos de escritorio en el mercado. Si bien puede parecer costoso, la pequeña impresora de metal de Iro3d parece ser una entrega prometedora. La compañía con sede en Seattle presentó públicamente su nueva impresora de € 5,000 a principios de esta semana. Aunque todavía está en la fase beta, es mucho más barato que la mayoría de las alternativas disponibles hasta ahora.

La impresora utiliza un proceso de varios pasos que requiere la producción de un crisol a partir de arena y polvos metálicos. Los usuarios deben luego procesar este crisol en el producto final. La impresora elimina muchas de las piezas estándar que se esperan de la fabricación aditiva. No tiene ventiladores, camas térmicas ni extremos calientes, por ejemplo. Cuenta con una resolución de capa de 0,3 mm y tiene un vertedor de 1 mm (su alternativa para un extremo caliente).

Actualmente, la impresora solo está disponible para su compra en el área de Seattle . Esto puede cambiar en el futuro, dependiendo de las ventas y la popularidad. Hasta el momento, no se sabe cuándo se completará la versión final.

El proceso de impresión de metales

Como se mencionó anteriormente, el proceso requiere la creación de un crisol. Luego, el usuario tiene que transferir este crisol a un horno a través de un sinfín y lo que sale es el producto final.

En cuanto a estructura tiene dos contenedores de arena. El uso de arena es importante ya que actúa como material de soporte. También utiliza dos granularidades para el metal: una fina para superficies visibles y otra para relleno interior. La compañía ha declarado que los polvos cuestan alrededor de € 5 por libra. Se necesitan unas horas para imprimir la estructura básica, antes de transferirla al horno. El objeto sale un poco áspero, por lo que es posible que deba terminarlo con un cepillo de alambre. Con todo, puede hacer un objeto bastante grande en 24 horas.

Puede ver la impresora en acción en el siguiente video:

Rara vez pasa un mes sin buenas noticias de ingeniería de Harvard . Esta vez, es un gran avance de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas John A. Paulson. Los investigadores están buscando una nueva forma de boquilla que gire a medida que se extruye como un medio para organizar fibras cortas en estructuras mucho más fuertes para los objetos. Han llamado al método impresión 3D rotacional .

Esencialmente, el equipo ideó un medio para programar la orientación de la fibra con compuestos epoxi con precisión de ubicación. Esto les permitió crear estructuras con una rigidez, resistencia y durabilidad superiores. La forma única en que se mueve la boquilla es clave para este hallazgo.

«La impresión 3D rotacional se puede utilizar para lograr arreglos de fibra óptimos, o casi óptimos, en cada lugar de la pieza impresa, lo que resulta en una mayor resistencia y rigidez con menos material», según Brett Compton, coautor del estudio que detalla la técnica. . «En lugar de utilizar campos magnéticos o eléctricos para orientar las fibras, controlamos el flujo de la tinta viscosa en sí para impartir la orientación de fibra deseada».

La rotación de la boquilla coloca los objetos en capas de tal manera que imita los patrones jerárquicos que se ven en la naturaleza. También permite nuevos arreglos que pueden ajustar el nivel de tolerancia al estrés y diferentes puntos en una impresión.

Implicaciones potenciales del descubrimiento

Aparte de las estructuras más resistentes y duraderas, este estilo de impresión tiene otros beneficios. Como se mencionó anteriormente, permite un mayor control sobre cómo se distribuyen la fuerza y la durabilidad entre los objetos. Esto, a su vez, permitiría la creación de objetos con puntos de fuerza y tensión controlados con precisión.

También puede ser una ayuda potencial en la creación de compuestos biológicos. Después de todo, el control de la orientación de la fibra a pequeña escala y a nivel local ha sido un obstáculo para la impresión de estos compuestos. El método aparentemente también reduce el desperdicio de material.

A pesar de que lo probaron con una disposición muy específica, el equipo confía en que su método puede ser aplicable a cualquier método de impresión basado en extrusión de materiales, desde FFF, escritura directa con tinta, fabricación aditiva termoplástica a gran escala, y puede procesar cualquier material de relleno, desde fibras de carbono y vidrio hasta triquitas y plaquetas metálicas o cerámicas.

La investigación es bastante nueva pero prometedora. En un tiempo dado, la idea podría convertirse en un concepto familiar. Tiene usos potenciales en todas partes, especialmente en la fabricación de objetos portantes.

Con tantas empresas inscribiéndose para un futuro en impresión 3D, no sorprende que Apple también se esté interesando. Si bien la compañía no ha revelado si planea entrar en producción en el corto plazo, ahora tiene una patente aprobada, lo que lo hace mucho más probable. Además, están mostrando interés en los sistemas de impresión en color.

El nombre de la patente es «Método y aparato para la impresión tridimensional de objetos coloreados». La ilustración de la impresora en sí muestra lo que uno esperaría de una impresora FFF pero con una boquilla de color también. La patente también incluye varias formas en que podría funcionar la impresora a color.

Una de estas formas fue ilustrada en un diagrama de flujo que muestra que la máquina agregaría colores después de imprimir el objeto. Utiliza un «dispositivo de almacenamiento de programas no transitorio» que lee el archivo del objeto, aplica colores automáticamente y lo envía a la impresora. Otra versión tiene una boquilla de color activa que funciona junto con el proceso de impresión. Una tercera propuesta describe un «método implementado por computadora para imprimir un objeto fabricado a medida». Hay muy pocos detalles sobre cómo funciona este método.

Patentes de impresoras 3D y empresas tecnológicas

Concedida el 16 de enero, la patente no detalla un diseño particularmente complejo. Esto no es ninguna sorpresa, ya que la patente se presentó en 2020 y la impresión 3D en color ha avanzado mucho desde entonces. En cambio, es más digno de mención debido al hecho de que es Apple quien lo posee. Otro gigante tecnológico que entra en la impresión 3D es, después de todo, una gran noticia en sí misma.

Cabe señalar que la existencia de una patente no siempre significa que exista un plan de producción. A veces, las empresas de tecnología registran patentes como medidas legales. Sin embargo, Apple no es ajeno a saltar a un territorio desconocido. A juzgar por la patente, si planean desarrollarla, Apple apuntaría a un dispositivo de escritorio amigable para el hogar.

Además, también puede haber otra razón para dedicarse a la fabricación aditiva. Otras importantes empresas tecnológicas como Google y HP han invertido bastante en la impresión 3D. Es muy posible que Apple esté intentando igualar a sus rivales. Todo esto es especulación, pero no completamente fuera del ámbito de lo posible.

Los investigadores de PENN State acaban de descubrir un nuevo método para crear construcciones de PDMS mejoradas. El nuevo enfoque implica la fusión de elastómeros PDMS Sylgard 184 y SE 1700 para mejorar en gran medida la resistencia y la adhesión celular del material. También permitió a los investigadores imprimir geometrías más complejas que previamente habrían requerido moldeo, fundición y recubrimiento por rotación.

PDMS, también conocido como caucho de silicona, tiene varias aplicaciones. Es muy frecuente en dispositivos médicos como dispositivos de punto de atención y máquinas biológicas. También es eficaz para la producción de dispositivos de tejido / órgano en un chip. Anteriormente, la creación de estructuras simples requería formas de fabricación mucho más complejas. El método más nuevo es bastante similar a FFF / FDM pero requiere preparación del material antes de ingresar a la boquilla.

Optimización de la fabricación de PDMS

El quid principal del nuevo descubrimiento es la mezcla de Sylgard 184 y SE 1700. Esto requirió un poco de ajuste al considerar las propiedades de los materiales individuales. Uno de los problemas con el uso de Sylgard 184 es su viscosidad. Sylgard 184 no tiene un grosor significativo, por lo que forma charcos en lugar de adherirse. Sin embargo, cuando los investigadores lo mezclaron con SE 1700, resultó significativamente más adecuado para imprimir.

Ajustar la proporción de los dos materiales les permitió ajustar la viscosidad según fuera necesario. Otra ventaja de optimizar los dos materiales en una mezcla fue un factor llamado adelgazamiento por cizallamiento, donde un material se comporta como un sólido cuando está quieto, pero como un líquido cuando se aplica fuerza. Esto es inmensamente útil para la impresión 3D por razones obvias. También ajustaron la adherencia celular agregando varios revestimientos.

Como parte de su primera prueba, los investigadores imprimieron una nariz. Después de consultar con el Instituto Nacional de Salud, decidieron que la nariz humana sería ideal debido a todas sus geometrías complejas y las densidades variables en sus muchas partes. El material logró un gran trabajo al capturar las cavidades complejas sin materiales de soporte. Incluso compararon esto con PDMS fundido con tecnología de imágenes (imagen de arriba) y se alegraron de informar muchas mejoras en la resistencia a la tracción.

PDMS tiene muchas aplicaciones dentro de la medicina y muchas más fuera de ella. Puede ofrecer nuevas posibilidades en la electrónica de una sola pieza con el uso de tintas conductoras, por ejemplo. Es fácil ver por qué, los investigadores son muy optimistas sobre lo que presenta esta investigación.

El artículo completo está disponible aquí .

Este es un artículo invitado escrito por Anatoly Berezkin, cofundador de StoneFlower

Si bien algunos de los primeros usuarios exploran la impresión 3D interna con diferentes materiales, como chocolate, arcilla o silicona, la mayoría de los entusiastas de la fabricación aditiva utilizan principalmente la impresión FDM con termoplásticos. La impresión de pastas y líquidos viscosos sigue siendo un desafío y mucho menos asequible. La startup de Munich StoneFlower va a cambiar esta situación. La semana pasada lanzaron en Kickstarter su Ceramic 3D Printing Kit: «complemento robusto, preciso y fácil de usar para su impresora 3D de escritorio que le permite imprimir cerámica, porcelana y otros materiales».

Después de quemar en un horno, la cerámica y la porcelana impresas en 3D son perfectas para el uso diario y para pequeñas producciones en serie en artesanía, arte y diseño. Son duraderos, aptos para alimentos, resistentes al calor, fuertes y sostenibles. La materia prima en sí es aproximadamente 10 veces más barata que el plástico. La cerámica no quemada es reutilizable y es conveniente para la creación de prototipos en arquitectura. El kit también puede imprimir «diferentes líquidos y pastas viscosas, como un esmalte, arcilla metálica, pasta de soldar, pintura o incluso alimentos».

El kit de impresión 3D de cerámica incluye un cabezal de impresión y una extrusora de pistón que es lo suficientemente potente como para dispensar arcilla espesa, ligeramente diluida. Las pastas menos viscosas se pueden extruir fácilmente. La capacidad de la extrusora es de 500 ml, pero el usuario puede pausar la impresión, cargar más material y continuar la impresión. Por tanto, el tamaño del objeto no está limitado. El cabezal de impresión deposita material en capas tan delgadas como 0,3 mm, lo que es comparable a la precisión de la impresión 3D FDM. Ahora el kit está disponible en Kickstarter por solo 430EUR, que es al menos 5 veces más barato que las impresoras 3D de cerámica existentes. La entrega está prevista para abril de 2020.

¿Qué tiene de especial el kit de impresión 3D de cerámica StoneFlower?

Las impresoras de arcilla especializadas son relativamente grandes y caras para aquellos que solo quieren probar la impresión de arcilla en pequeña escala. Y esta no es la única limitación. La tecnología aún no está del todo madura. La alimentación de arcilla más precisa y reproducible con la extrusora de pistón ahora se implementa solo en unas pocas impresoras de arcilla comerciales. Otras impresoras aprovechan la presión de aire que requiere un compresor, ajustando la velocidad de alimentación de acuerdo con la viscosidad de la arcilla, crea riesgos de seguridad adicionales y tiene una baja reproducibilidad de la experiencia de impresión.

El cabezal de impresión con la extrusora de tornillo elimina las burbujas de aire y las no homogeneidades de la arcilla preparada manualmente, emulando un molino de barro industrial. Esos dos elementos del kit funcionan sincrónicamente, proporcionando una salida constante de impresiones de alta calidad.

Más que cerámica

La fuerte extrusora de ariete del kit puede dispensar muchos materiales diferentes además de arcilla. Los posibles ejemplos incluyen esmaltes para cerámica, pinturas para obras de arte, arcilla metálica para joyería sofisticada, pasta de soldadura para proyectos de PCB, resinas curables con agua o UV, cera, pulpa, chocolate, etc. El equipo ha desarrollado un conjunto de microimpresión. Esta es una pequeña mejora del kit que se basa en jeringas fácilmente disponibles, desechables y aptas para alimentos. Este conjunto permite a los usuarios experimentar con nuevos materiales fuera de la estrecha gama de termoplásticos disponibles comercialmente y, literalmente, inventar nuevos campos y aplicaciones de la impresión 3D.

Fuente abierta

De acuerdo con las mejores prácticas de ingeniería, el kit está diseñado como un producto modular, ensamblado a partir de componentes estándar para simplificar el mantenimiento, el servicio, las actualizaciones y las extensiones personalizadas. Estas características hacen que el kit sea atractivo para los fabricantes. La startup StoneFlower contribuye activamente al movimiento de código abierto para convertir rápidamente los comentarios de la comunidad en diseños mejorados. Los planos del prototipo de la extrusora de arcilla están disponibles gratuitamente en el sitio web del proyecto (https://stoneflower3d.com). En el futuro, la startup planea seguir publicando diseños gratuitos en paralelo con el desarrollo del producto. Los fundadores comparten su experiencia en ingeniería con las comunidades, creciendo en torno a esta tecnología de impresión 3D.

Startup y fundadores

Project StoneFlower fue fundado a principios de 2020 en Munich por los ingenieros rusos Anatoly Berezkin y Stanislav Mironov. Pasaron más de 6 meses para optimizar la mecánica, la hidrodinámica y la electrónica de su producto. El kit de impresión 3D de cerámica es solo el primer paso del equipo hacia el desarrollo de equipos de impresión 3D profesionales para líquidos pseudoplásticos altamente viscosos: arcillas, esmaltes, pastas, pinturas, resinas curables, etc.

Dipl. Ing. El Dr. Anatoly Berezkin, investigador del Instituto Max-Planck de Düsseldorf, se familiarizó con la impresión 3D de resinas a partir de componentes viscosos en el año 2020. Durante su colaboración con la empresa alemana Covestro AG publicó un par de artículos de investigación sobre la principios de este proceso. En los años siguientes en la Universidad Técnica de Munich, adquirió experiencia práctica en el desarrollo de equipos automatizados para experimentos de sincrotrón, construyendo enrutadores CNC e impresoras 3D en un tiempo libre. Pasó la mayor parte del año 2020 estudiando Gestión Empresarial, desarrollando el kit de Impresión 3D de Cerámica y preparándose para lanzar la puesta en marcha a su alrededor. En el equipo de StoneFlower, Anatoly es responsable del desarrollo del producto, la gestión comercial general y la certificación.

Dipl. Ing. Stanislav Mironov se graduó de la Universidad Técnica de Munich y se unió al proyecto después de una pasantía en Electro Optical Systems GmbH. En la puesta en marcha, Stanislav se ocupa de las relaciones públicas, el marketing y la cadena de suministro.