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¿Recuerdas esa escena del Apolo 13 en la que la tripulación principal tira todos sus desechos en las profundidades del espacio? Se estarían pateando a sí mismos si descubrieran el recurso útil que acaban de desechar. Mientras presentaban una nueva y sorprendente investigación en la exposición de la American Chemical Society , Mark Blenner y su equipo describieron un método para convertir la orina en plástico impreso en 3D. El equipo cree que esto puede ser de gran ayuda para los viajes espaciales y la supervivencia humana en condiciones de órbita exterior.

El método requiere orina, el CO2 de la respiración y el uso de una levadura llamada Yarrowia lipolytica. Cuando se junta, la levadura metaboliza el nitrógeno y el carbono. Los investigadores pueden producir hebras específicas de la levadura que pueden producir diferentes productos finales. Como resultado, los investigadores pudieron diseñar una levadura que pudiera producir poliéster. Esta hebra específica podría permitir a los astronautas imprimir partes del subproducto.

Ventajas de los viajes espaciales

Estos hallazgos tienen implicaciones masivas para los viajes espaciales. Las ventajas son claras como el día. En primer lugar, los viajes espaciales requieren economizar espacio y carga. Esto permite a los astronautas reducir el almacenamiento de desechos y el almacenamiento de materiales de impresión al mismo tiempo. También significa que habrá menos necesidad de mantener productos perecederos a bordo del transbordador.

Además, ayuda a reducir los viajes de reabastecimiento, lo que ahorra tiempo, combustible y mano de obra. También significa que la eliminación de residuos tiene muchos menos pasos. De hecho, los residuos pueden ser un recurso productivo, ya que ahora alimentan la creación de herramientas o productos vitales.

La investigación también abre muchas puertas a futuras aplicaciones de la levadura. La investigación adicional podría profundizar en el uso de bacterias y levaduras en cosas como otros plásticos y materiales conductores como el grafeno, que también requiere muchos de los mismos elementos base y puede ser metabolizado por bacterias . Este es todavía un campo de investigación emergente, pero las posibilidades son impresionantes.

Impresión 3D en el espacio

Las innovaciones basadas en los viajes espaciales no son nada nuevo para la industria de la impresión 3D. Algunos de los conceptos más descabellados provienen de investigadores que intentan facilitar la habitación espacial. Un gran ejemplo fue a principios de este año, cuando los investigadores revelaron sus planes para construir impresoras 3D autorreplicantes . Estas futuras impresoras podrían potencialmente usar suelo lunar y otros materiales extraterrestres para repararse o construir otras impresoras 3D.

Del mismo modo, la NASA no es ajena a la combinación de la impresión 3D y el espacio. También han demostrado la capacidad de imprimir alimentos en 3D en el espacio . En otra historia, la NASA mostró sus planes de fabricar tejidos 4D como fundas para naves espaciales . Estos materiales pueden reflejar y absorber el calor en circunstancias de temperaturas extremas.

La impresión 3D es crucial para los viajes espaciales. Desde la fabricación de naves espaciales hasta protegerlas y alimentar a sus habitantes, la fabricación aditiva está desempeñando un papel cada vez más importante. También significa que la industria aeroespacial invierte más tiempo y dinero en la impresión 3D. Este papel de beneficio mutuo entre las 2 industrias está impulsando sus capacidades.

Las empresas están dedicando mucha mano de obra a I + D para optimizar las tecnologías de impresión 3D . Uno de esos casos es el del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) y su nueva impresora de metal de banco de pruebas. El propósito del banco de pruebas es identificar los problemas de calidad y consistencia midiendo las temperaturas del baño de fusión y el brillo de la luz que produce el proceso.

La impresora 3D está equipada con una gama de equipos de medición para monitorear el banco de pruebas. La tecnología de banco de pruebas de metrología de fabricación aditiva (AMMT) está configurada actualmente para procesar acero inoxidable, cromo cobalto y aleaciones de níquel. Sin embargo, dado que es una plataforma abierta, los investigadores potencialmente tienen un control total y pueden adaptarlo a otros materiales con algunos ajustes.

“Los sistemas comerciales son un poco ‘caja negra’”, dijo uno de los investigadores, Brandon Lane. “Puede controlar una cierta potencia y velocidad de láser, pero realmente no tiene control sobre cada microsegundo del proceso. Con nuestro sistema, podemos controlar la velocidad y la potencia del láser a 100 kilohercios, es decir, cada 10 microsegundos «.

Investigación de la impresión en metal

El laboratorio de ingeniería del NIST se ha asociado con el Laboratorio de Medición Física para este proyecto. Esta última organización está proporcionando instrumentos de medición cruciales como sensores y cámaras al NIST. Las cámaras están equipadas con lentes acromáticos para que puedan medir los charcos de fusión más brillantes en varias longitudes de onda.

La investigación medirá los resultados frente a lecturas de temperatura y niveles de brillo. Con el tiempo, el NIST elaborará un mapa de temperatura de la superficie de las impresiones en una amplia gama de longitudes de onda de luz. Esto puede ayudar a identificar las mejores temperaturas para producir impresiones uniformes.

Abordar los defectos en las impresiones en metal

Una falta general de consistencia en las impresiones metálicas se debe a la porosidad, el desperdicio de material y los tamaños inexactos del producto final. Es uno de los muchos factores que frenan su adopción más amplia en los campos industriales.

Las universidades y los grupos de investigación privados no son los únicos que buscan mejorar el estado de la impresión en metal. El departamento de comercio de EE. UU. También ha publicado pautas para la impresión con polvos. El informe describió una serie de factores desconocidos que alteraron las características de las impresiones, haciéndolas inconsistentes.

Los investigadores de Virginia Tech acaban de lograr un nuevo e innovador método de impresión 3D. Usando microestereolitografía de proyección de máscara, han impreso el polímero de temperatura más alta hasta la fecha. El material, Kapton, es una poliamida aromática que tiene múltiples aplicaciones que requieren una alta durabilidad. Uno de sus usos es como aislamiento de naves espaciales.

Los investigadores insisten en que el Kapton impreso en 3D tiene una fuerza comparable a los fabricados con métodos tradicionales. Katpon comienza a perder sus propiedades mecánicas a 548,8 ° C (1.020 ° F). Como resultado, el nuevo método de impresión alcanza temperaturas 285 ° F más altas que las que necesitaría cualquier otro polímero.

Microestereolitografía con proyección de máscara

La microestereolitografía con proyección de máscara es un método SLA. Normalmente, el método utiliza una fuente de luz de amplio espectro para curar fotopolímeros proyectando imágenes 2D utilizando un dispositivo de microespejos digitales. El hardware y el software operativo son muy maleables y, por lo tanto, los investigadores pueden aplicarlo a diversas aplicaciones y materiales.

Si bien no sabemos qué impresora usaron, los investigadores de Virginia Tech tienen máquinas de microestereolitografía de proyección de máscaras como Autodesk Ember en su laboratorio. La microestereolitografía de proyección de máscara generalmente usa rayos UV, como la mayoría de los dispositivos SLA. Además, al igual que otras formas de SLA (además de la estereolitografía de superficie restringida), coloca el proyector UV sobre una plataforma descendente, que revela la impresión verticalmente.

Aplicaciones

Las aplicaciones del material incluyen aislamiento espacial y partes de naves espaciales. La NASA y otras empresas de viajes espaciales son usuarios muy destacados de las tecnologías de impresión 3D. Este es un paso natural hacia adelante para sus operaciones y entrará en uso todas las pruebas de seguridad han sido aprobadas.

Otro posible uso es en chalecos antibalas. Las poliamidas son la misma clase de material que el kevlar. Esto puede ser de gran ayuda para las industrias del orden público o de fabricación de armas. Esto se basa en cuánto más eficiente puede ser este método y cepa de material en particular para esas industrias.

El método en sí permite una forma rápida y eficiente de producir materiales muy potentes. Aparte de Katpon, este método abre una nueva gama de resinas de alta temperatura. Teniendo en cuenta las resistencias del material que puede lograr, con más investigación podrían utilizarlo en todo tipo de aplicaciones industriales.

El desafío Nautilus 100 atrajo a 20 participantes que compiten para producir la próxima gran cosa en la guerra submarina. A lo largo del desafío, UK Nest y la Royal Navy han estado trabajando en varios diseños para embarcaciones navales con una gran cantidad de desarrolladores de diferentes compañías, incluidos los sistemas BAE, Lockheed Martin, MOD, QinetiQ y Rolls Royce. Parece que han elegido un ganador que empleará en gran medida diferentes tecnologías de impresión 3D .

El diseño final es un barco de aguas profundas que se asemeja a una manta raya en términos de apariencia. El casco de la embarcación utilizará una mezcla de acrílicos y aleaciones de alta resistencia. Encima de la máquina, hay escalas de grafeno electrónicas que le permiten transformarse en forma para parecerse más a una mantarraya.

Este diseño final fue una de las ideas más ambiciosas. Si bien algunos críticos consideran que el concepto es demasiado exagerado para ser viable, la Royal Navy está avanzando. A pesar de los costos avanzados en que pueden incurrir estas máquinas, los investigadores siguen siendo optimistas.

Sistemas de defensa impresos en 3D, anguilas y micro-drones

Entre los muchos componentes impresos en 3D de la nave, también hay varias piezas auxiliares que cuentan con tecnología aditiva. El barco principal albergará una gran cantidad de sistemas de defensa de última generación, como embarcaciones no tripuladas con forma de anguila armadas con armas. Aparte de las capacidades de las armas, se están preparando para que tengan la capacidad de crear redes de comunicaciones. Pueden hacer esto a través de módulos de sensores individuales que usan láseres para comunicarse entre sí.

Otra idea que exploraron los investigadores fue la de los micro-drones. Estos sistemas de reconocimiento impresos en 3D podrían permitir la recopilación de datos o misiones de escolta de vehículos. La intención del diseñador es hacerlos solubles en agua salada cuando se requiere secreto. También buscan crear drones torpederos con forma de tiburón que puedan emplear una variedad de armas por sí mismos.

Estas tecnologías requieren tecnología de impresión 3D para crear formas que antes no eran posibles. También permite a los investigadores trabajar con materiales que no son convencionales. Si bien estos conceptos aún están lejos de ser funcionales, algunas de las empresas más grandes del mundo están trabajando para lograrlos. Esto es indicativo de que puede que no sea imposible producirlos.

FabRx y el University College of London han hecho un gran descubrimiento en el mundo de la medicina. Esbozado en su nueva investigación, han detallado un medio para producir tabletas médicas personalizables . La empresa logró esto con la impresión SLS de acetaminofén y dos polímeros de grado farmacéutico. Como resultado, la empresa puede personalizar dosis, tamaños y formas de formas muy precisas. FabRx se refiere a estas píldoras como «Printlets».

La impresión 3D prevalece en los campos médicos, pero los medicamentos consumibles siempre han sido difíciles de descifrar. La empresa pensó en probar otros métodos como FDM, pero descubrió que SLS era el mejor. Con la ayuda de una impresora 3D Sintratec SLS, los investigadores pueden producir píldoras a altas velocidades y con diferentes tamaños.

Las píldoras impresas en 3D no son tan dominantes en el mercado debido a varios obstáculos. Aparte de la tecnología, uno de los principales son los estándares farmacéuticos. A partir de ahora, las píldoras aún se encuentran en la fase de prueba y deben someterse a la aprobación de las autoridades correspondientes.

La compañía ya está haciendo planes futuros para avanzar en el sector farmacéutico. Un portavoz ha declarado que van a iniciar una campaña de crowdfunding el próximo mes para llevarse una impresora 3D especialmente diseñada para imprimir medicamentos bucales. En este momento, no existe una impresora de este tipo que se adapte específicamente a la producción médica.

Ventajas de la medicina impresa en 3D

Una de las principales ventajas de la medicina impresa en 3D es la capacidad de personalización que pueden proporcionar a los fabricantes. Aparte del tamaño, la forma y la dosis, hay varias formas en que las píldoras pueden variar. Esta tecnología también les permite mezclar y combinar diferentes combinaciones de medicamentos. FabRx también descubrió que los Printlet no sufrían degradación del fármaco. Esto les permite fabricar tabletas con una vida útil y una confiabilidad mejoradas.

Los polímeros del fármaco se pueden ajustar para darles tiempos de liberación variables. Esto les permite atender diferentes necesidades gastrointestinales según el consumidor. La tecnología también les permite alterar los sabores. Los cambios en las formas y los sabores pueden no parecer un gran problema, pero pueden hacer que la medicina sea más atractiva para los niños o los ancianos.

El estudio completo también está disponible aquí .