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Carnegie Melon University no es ajena a las innovaciones de impresión 3D. El mes pasado , cubrimos su tecnología de impresión textil flexible. En esta ocasión, sus investigadores han desarrollado un algoritmo para crear formas telescópicas que potencialmente pueden imprimirse en 3D en dispositivos telescópicos complejos o en electrónica y robótica. El algoritmo acerca a los diseñadores a la impresión funcional con énfasis en diseños plegables y que ahorran espacio. Los investigadores también han demostrado posibles modelos para la robótica futura dentro de sus diseños.

Las formas telescópicas son aquellas que pueden consistir en subsecciones que se pliegan entre sí para permitir el crecimiento o la contracción. Piense en el eje extensible de un paraguas o en un trípode que pueda extender sus patas o empacar ordenadamente en un tamaño más pequeño. Este algoritmo puede sugerir un diseño telescópico basado en curvas que los investigadores insertan en el sistema.

Es importante tener en cuenta que el sistema aún se encuentra en las primeras etapas y solo han probado ciertas formas impresas en 3D en él. Hasta el momento, no han impreso ninguna robótica real hasta donde sabemos. Sin embargo, han demostrado sus usos en la construcción de marcos de carpas plegables para un fácil plegado. La lógica dicta que esto se puede aplicar más a la electrónica.

El siguiente video contiene algunos buenos ejemplos de cuántas formas puede generar el algoritmo:

Por ahora, el algoritmo y el programa son todo un logro por sí mismos. El software puede generar fácilmente formas complejas a partir de entradas simples. Luego convierte lo que parecen ser líneas simples en estructuras plegables. Los investigadores afirman que incluso los principiantes pueden utilizar el sistema para generar fácilmente estructuras plegables. Además, el programa se ajusta automáticamente para un desperdicio mínimo de espacio y para evitar la colisión de piezas a medida que se extiende.

Aplicaciones de las impresiones 3D telescópicas

Las impresiones 3D telescópicas representan un lado mucho más funcional de la impresión. Las piezas extensibles están en todas partes: paraguas, limpiaparabrisas, trípodes de cámara, etc. Un programa para crearlos puede ayudar enormemente a los fabricantes. Como muestra el video de demostración, también puede ayudar a diseñar fácilmente formas complejas y simular sus expansiones. También podría reducir el tiempo de modelado.

En lo que respecta a las aplicaciones en electrónica, podría significar mejores diseños de piernas o cuerpos robóticos. Robots hechos con objetivos muy específicos en mente. Piezas retráctiles para caber en espacios reducidos o para empaquetar fácilmente. Del mismo modo, han demostrado que el programa puede producir modelos con forma de animales. Incluso puede imitar un movimiento casi orgánico y simularlo.

En mayo, la alemana RepRap presentó su nueva tecnología de fabricación de aditivos líquidos. Desde entonces, han avanzado bastante, como se hizo evidente recientemente con la revelación de sus nuevos materiales de impresión 3D basados en poliuretano. El producto químico se vuelve sólido al procesarlo para producir un objeto con propiedades mecánicas isotrópicas. Además, las piezas que produce PU tienen propiedades similares a las piezas moldeadas por inyección .

El poliuretano es un material importante. Incluso si no ha oído hablar de él, definitivamente lo ha utilizado en su vida diaria. Puede comprender la espuma de su colchón hasta las suelas de los zapatos. Tiene un papel que desempeñar en artículos deportivos, mangueras, selladores, etc. Potencialmente, este nuevo método de fabricación podría ser útil para una gran cantidad de empresas en todo tipo de industrias.

Muchas de las propiedades del material provienen de la reticulación química. Esto permite que el material sea consistente y tenga una propiedad idéntica en todas las direcciones de su estructura. Esta uniformidad es útil para todos los productos enumerados anteriormente. Las impresoras LAM tienden a operar a temperaturas muy bajas considerando que no tienen que lidiar con la fusión del material. El PU no es diferente, ya que funciona a temperatura ambiente.

Fabricación de aditivos líquidos

Los RepRap alemanes son pioneros en el campo de la fabricación de aditivos líquidos (LAM). Es, en muchos sentidos, similar al FFF / FDM tradicional, pero permite resultados diferentes. La diferencia fundamental es que, en lugar de simplemente calentar materiales, cada capa del objeto pasa a través de un material de curado. Esto se conoce como reticulación.

Este método tiene muchos beneficios asociados. En primer lugar, dado que funciona a temperatura ambiente, ahorra mucha energía y tiene poca o ninguna deformación. En segundo lugar, la contracción del material es muy baja. Para PU, los objetos se encogen entre un 1 y un 2% gracias a LAM.

El LAM generalmente se asocia con materiales de silicio, por lo que es interesante ver que un polímero como el poliuretano también es procesable. El breve video de arriba muestra cuán uniformemente flexible puede ser el resultado final. El objeto está hecho de un material de silicona DOW Corning.

LAM es todavía una tecnología nueva, pero tiene claras aplicaciones y ventajas. Puede ser eficiente y produce tipos de materiales completamente nuevos con piezas de alta calidad. Será interesante ver cómo se desarrolla a medida que pasa el tiempo.

Imagen destacada recuperada del sitio web alemán RepRap .

La impresión de metales es un campo complejo de fabricación. Hay tantas variables a considerar que puede resultar difícil saber dónde salió mal la impresión. De manera similar, las tecnologías de fusión de lecho de polvo metálico sufren una condición llamada «salpicadura», en la que las partículas de metal líquido saltan fuera del camino del láser . Anteriormente, los investigadores habían asumido que esto era el resultado del retroceso del láser en sí. Una nueva investigación sugiere que este no es el caso.

Los descubrimientos más recientes al respecto apuntan hacia la posibilidad de que algunos defectos en las impresiones metálicas sean el resultado del flujo de gas ambiental por encima del lecho de polvo, lo que provoca un efecto de «arrastre hacia adentro», reubicando las partículas como resultado. A medida que el gas sale del baño de fusión, la mayoría de las partículas fluyen hacia el interior debido a estas expulsiones. Si bien el retroceso juega un papel, es significativamente menor que el movimiento del gas.

«Resulta que solo alrededor del 15 por ciento de las eyecciones de partículas fundidas son causadas por salpicaduras en el baño de fusión, que era el mecanismo asumido; el resto son principalmente partículas frías que pasan a través del rayo láser por encima del baño de fusión y algunos otros factores» dijo el ingeniero Gabe Guss. «Es sorprendente porque cuando uno mira impresoras comerciales, ve las eyecciones calientes y parece que provienen simplemente de la presión del gas hacia afuera, no del efecto de arrastre hacia adentro».

Las salpicaduras son un problema importante. A medida que las partículas quedan atrapadas en el flujo de gas, pueden quedar atrapadas en el láser y contaminar la capa. Puede causar golpes y magulladuras en la impresión y el material de desecho. Provoca una disminución general en la calidad de las piezas y su identificación es un gran paso hacia impresiones superiores.

Estudiar la impresión en metal

El estudio ha sido publicado por Scientific Reports . Ilustra cómo los investigadores utilizaron imágenes ultrarrápidas de la dinámica del grupo de fusión y simulaciones de alta resolución para observar todo el proceso y sacar conclusiones. Utilizaron 3 tipos diferentes de cámaras, incluido un sensor capaz de capturar hasta 10 millones de cuadros por segundo. Luego, los investigadores compararon estas imágenes de video con simulaciones de alta fidelidad.

El objetivo principal de las simulaciones era mostrar lo que sucedió debajo del charco de fusión, un lugar donde las cámaras no podían observar todas las variables. En consecuencia, descubrieron que la inclinación del baño de fusión es un factor importante para reducir las salpicaduras.

Este tipo de investigación ayudará a mejorar las tecnologías de lecho de polvo existentes. Actualmente, una de las cosas que frena la adopción de la impresión en metal es la consistencia en las piezas. Este promete ser uno de los principales pasos para mitigar los problemas causados por las salpicaduras.

Imagen y video cortesía de la Universidad Lawrence Livermore.

Torc2 ha desarrollado un nuevo material que es reutilizable porque puede fundirse a bajas temperaturas. La empresa considera que el material es una forma fácil y segura de producir prótesis de plástico. Si bien Torc2 trabaja principalmente en innovaciones médicas, este material también podría tener otros usos diversos.

El material en sí es una mezcla de polímeros. El termoplástico cambia a un estado similar a una masilla a una temperatura asombrosamente baja de 55 ° C (131 ° F). A la temperatura corporal, el material alcanza un estado rígido parecido al plástico engomado. Esta propiedad la hace única y permite opciones muy interesantes en términos de aplicaciones prácticas.

Aplicaciones Torc2

«Lo que hemos desarrollado es una mezcla de polímeros con un punto de fusión bajo», dijo el director ejecutivo Gary Blundell. “ Lo que esperamos hacer es reemplazar los moldes de Yeso de París con un material que se pueda remodelar a una temperatura que sea cómoda para el contacto humano. Esto significa que cualquier ajuste que deba realizarse se puede realizar mientras el paciente lo lleva puesto. »

Esto permite a los médicos moldear las prótesis en la forma precisa en el área afectada sin dañar al paciente. Como resultado, esto puede crear modelos mucho más precisos que se ajustan al paciente con precisión. El CEO de la compañía también ha declarado que han realizado pruebas exhaustivas de durabilidad y que el material ha pasado con gran éxito. Aparte de la durabilidad, los médicos pueden reutilizar los materiales del yeso para simplemente ajustar el yeso en lugar de crear uno nuevo. Esto reduce enormemente los costes de material.

Fuera del campo médico, otra posible aplicación de este material es la educación. La impresión 3D educativa generalmente requiere máquinas de baja temperatura y materiales fáciles de usar. Con su reutilización y bajo punto de fusión, este material podría ser seguro y eficiente para la práctica.

Es cierto que hay algunas aplicaciones que están fuera de discusión precisamente porque tiene un punto de fusión tan bajo. Por ejemplo, no será útil para aplicaciones industriales pesadas en áreas de mucho calor. La compañía todavía está trabajando para lograrlo en los ensayos clínicos preliminares. Es posible que el material no esté en el mercado en el corto plazo, porque pruebas como esta pueden ser muy extensas. Sin embargo, sigue siendo un material nuevo y prometedor del que muchas industrias podrían hacer un gran uso.

En estos días, la tecnología de realidad virtual y la impresión 3D se están desarrollando a gran velocidad. Por lo tanto, la confluencia de 2 de las tecnologías de más rápido crecimiento de la actualidad es inevitable. La mayoría de los avances de la impresión VR-3D, hasta ahora, han girado en torno al software de modelado en lugar de abiertamente a la impresión. Incluso, Google ha sumergido sus pies en estas aguas particulares. Sin embargo, la herramienta de software MakeVR Pro de HTC parece un cambio de juego.

MakeVR Pro tiene un motor CAD estándar de la industria que permite el modelado 3D con tecnología VR. Sin embargo, la característica que lo distingue (en términos de aplicaciones de fabricación aditiva) es su capacidad para conectarse a servicios de impresión 3D. Los usuarios pueden exportar archivos de objetos estándar para impresión 3D y luego cargarlos al servicio de impresión 3D de Shapeways. Como resultado, cualquiera puede pasar del mundo digital al mundo real en unos pocos y sencillos pasos.

Aparte de sus características más sofisticadas, MakeVR Pro también es extremadamente amigable para principiantes. Ayuda a los usuarios con la alineación de precisión de objetos mediante cuadrículas y reglas, plantillas, ajuste, seguimiento de superficies y reflejos. Estas herramientas permiten a los principiantes y recién llegados tomar el dispositivo con facilidad y aplicar su imaginación sin obstáculos por una curva de aprendizaje empinada. El dispositivo también viene con tutoriales integrados en la aplicación.

Impresión 3D y VR

El MakeVR Pro está disponible para comprar en el puerto HTC Vive por € 39.99. El software solo está disponible en HTC Vive, ya que es un título insignia para HTC. Teniendo en cuenta que brinda a los usuarios la capacidad de interactuar con sus modelos más allá de la pantalla y optimizarlos como si estuvieran esculpiendo las partes a mano, esto podría valer la pena para cualquier aspirante a artista.

MakeVR Pro no es la primera herramienta de este tipo. Los artistas han utilizado anteriormente el software de pincel de inclinación de Google para producir modelos complejos e imprimirlos en 3D. De manera similar, VRCLAY para Occulus Rift también permite a los usuarios generar formas únicas. La diferencia entre este software y Make VR Pro está en cuánto más directo es este nuevo proceso, en comparación con los anteriores. MakeVR Pro tiene características abiertamente destinadas a la impresión 3D y se conecta directamente a los servicios. Esto le da una ventaja en el sentido de que se orienta más hacia la fabricación aditiva que los demás.

A medida que avanza la tecnología de realidad virtual, veremos más aplicaciones. El mayor obstáculo, actualmente, es que los diseñadores no han adoptado la realidad virtual tan ampliamente como los métodos informáticos tradicionales. Esto está destinado a cambiar a medida que la tecnología mejore y se vuelva más barata. Sin lugar a dudas, esto seguirá influyendo también en la impresión 3D.

Todas las imágenes recuperadas del blog HTC Vive.