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Una de las marcas deportivas líderes en el mundo se ha subido al tren de la fabricación aditiva. En una gran revelación, Adidas anunció sus planes para lanzar Futurecraft 4D, que tendrá las primeras entresuelas impresas en 3D producidas en masa del mundo. La empresa ha experimentado antes con la impresión 3D, pero nunca a esta escala. A partir de ahora, tienen planes de producir 5.000 en el primer lote de este año. Planean fabricar 100.000 zapatillas de deporte para 2020.

La compañía se ha asociado con Carbon para esta empresa. Son la única empresa que puede suministrar tanto velocidades de impresión increíbles como materiales de impresión 3D avanzados que se necesitan para una entresuela. Para este proyecto, Adidas utiliza una versión personalizada de la impresora Carbon M2 3D .

También es destacable la estrategia comercial de esta línea de calzado. Si bien este es solo el primer paso, la compañía ha elaborado las posibles direcciones de sus empresas.
Los futuros modelos de zapatillas deportivas podrían personalizarse altamente para cada cliente. Esto representa un emocionante conjunto de posibilidades para la empresa. La impresión 3D presenta opciones sencillas para cambiar el diseño entre series de producción. Cada lote podría ser significativamente diferente del anterior con algunos pequeños ajustes.

Si bien la compañía no ha anunciado un precio, ha declarado que los zapatos estarán en el rango de precios premium. Esto es de esperar teniendo en cuenta que la tirada inicial de zapatillas será bastante limitada.

La individualización vendrá, pero debes aprender a caminar antes de correr. Gerd Manz, vicepresidente de innovación tecnológica del Grupo Adidas

Carbón

Carbon ha realizado muchas asociaciones diferentes y acuerdos de colaboración en los últimos años. Está financiado por General Electric y Google. La empresa fue pionera en la tecnología de impresión CLIP 3D y el proceso de síntesis de luz digital , el método de impresión 3D más rápido del mundo.

Imagen destacada recuperada de Adidas.

La impresión 4D se refiere a tipos de materiales que pueden alterar su forma física como reacción a los estímulos después de la fabricación. Esto se debe al uso de varios materiales, dependiendo del efecto deseado. Como parte de un nuevo proyecto, los investigadores han desvelado objetos impresos a partir de polímeros con memoria de forma que reaccionan al calor.

Georgia Tech , la Universidad de Tecnología y Diseño de Singapur y la Universidad Xi’an Jiaotong han contribuido al proyecto. Inicialmente, los polímeros se imprimen en una forma más plana. Cuando la impresión se calienta, toma su forma final prevista. Los investigadores usan simulaciones por computadora para determinar qué forma tomará el producto final.

“Este nuevo enfoque simplifica y aumenta significativamente el potencial de la impresión 4D al incorporar el paso de posprocesamiento de programación mecánica directamente en el proceso de impresión 3D”, dijo Jerry Qi de Georgia Tech.

La aplicación de calor da una nueva forma permanente a las impresiones. Anteriormente, los modelos dependían de hidrogeles. Sin embargo, estos polímeros cambian de forma mucho más rápido que las impresiones anteriores. La mayoría de las impresiones, según la forma y el tamaño, se forman completamente en unos 5 segundos.

Aplicaciones potenciales

Si bien este tipo de material es bastante nuevo, las iteraciones futuras podrían usarse para crear varios productos compactos. Los materiales de embalaje hechos de este tipo de polímero podrían consumir mucho espacio. Si los fabricantes pueden alterar la rigidez del polímero, las empresas podrían fabricar muebles que podrían enviarse en forma compacta y luego calentarse para expandirse a la forma deseada.

Esto podría revolucionar el almacenamiento y el envío porque los objetos fabricados con este polímero se pueden apilar o almacenar con facilidad. Además, esto abre la puerta a la construcción de polímeros que sean reactivos a estímulos distintos a la temperatura. Los tipos futuros podrían potencialmente reaccionar a la humedad, el sonido o la fuerza. Todos estos podrían tener usos potenciales en diferentes situaciones que requieran dichos materiales.

Uno de los principales obstáculos en el esfuerzo colectivo hacia la exploración espacial es el transporte de herramientas y materiales. Debido a las limitaciones de peso y velocidad necesarias para salir de la atmósfera de la Tierra, los científicos han tenido que almacenar con moderación las naves espaciales. Otra consecuencia de esto ha sido la necesidad de reducir el tiempo dedicado a los viajes al espacio exterior.

Una de las formas en que los ingenieros aeroespaciales y los científicos de cohetes han estado tratando de mitigar estos factores es el suelo de impresión 3D. Al imprimir en el lugar, los astronautas pueden disminuir los problemas relacionados con el peso y el espacio. Investigadores de la escuela de ingeniería Mccormick de Northwestern han desarrollado un método novedoso para procesar suelo marciano y lunar.

Este nuevo método es una extensión de los métodos de pintura 3D. Como resultado de la pintura y las tintas en 3D, el equipo puede procesar piezas funcionales y estructurales. Este método es amigable para los viajes espaciales y rentable, así como ligero en términos de costos de transporte. Otro beneficio de este método es que no requiere láser ni calor intenso.

La textura de los materiales está compuesta por micro-rocas. A pesar de esto, el material es bastante flexible. La textura es bastante similar a la del caucho en este sentido. En cuanto a composición, es 90% polvo, por lo que también es bastante ligero. El material en sí se puede doblar y enrollar. En este momento, el equipo está trabajando en un medio para solidificar el material y crear estructuras más duras a partir de él. Ellos teorizan que el uso de un horno puede potencialmente permitirles lograr esto.

Northwestern y TEAM

El laboratorio de Ingeniería de Tejidos y Fabricación Aditiva (TEAM) de Northwestern llevó a cabo este proyecto. El equipo ha realizado una investigación novedosa en los campos de la impresión 3D, la bioimpresión y los materiales de impresión 3D . Sus proyectos anteriores incluían la creación de huesos hiperelásticos quirúrgicamente amigables. El equipo está dirigido por la profesora Ramille Shah.

En su página, definen su declaración de misión en consecuencia:

“Estamos desarrollando procesos novedosos para diseñar tintas 3D novedosas y ampliamos enormemente la variedad de materiales imprimibles en 3D. La definición de «imprimibilidad», o las características que permiten que la tinta de un material se imprima en 3D con éxito en una estructura a granel, también es otro enfoque importante del grupo. Una vez que la tinta de un material se vuelve imprimible, el laboratorio de Shah TEAM optimiza los parámetros de impresión 3D específicos de la tinta y fabrica objetos tanto para pruebas fundamentales como para aplicaciones directas «.

El manuscrito de investigación está disponible aquí .

Ayer, publicamos sobre el trabajo de la Universidad Northwestern con varios simuladores de suelo de regolito extraterrestre. Decidimos ponernos en contacto con el equipo detrás del proyecto para un seguimiento del estado de esta investigación y aclaraciones sobre ciertos elementos de la metodología.

Nuestro entrevistado, Adam Jakus, tiene un doctorado. en Ciencia e Ingeniería de Materiales y es experto en tintas, cerámicas, polímeros y compuestos funcionales de materiales avanzados. Pudimos contactar a Adam, ya que es uno de los investigadores principales del proyecto, y tuvo la amabilidad de responder a nuestras preguntas.

1) ¿Qué tipo de impresoras está utilizando para procesar el suelo lunar y los simuladores de suelo marciano? y ¿en qué se diferencia el proceso de la pintura 3D estándar?

[Para] este trabajo utilizamos un EnvisionTEC 3D-BioPlotter para imprimir en 3D (extrusión simple) las tintas Lunar y Martian. Sin embargo, las tintas Lunar y Martian que desarrollamos podrían imprimirse en 3D en cualquier impresora 3D basada en extrusión. Nuestro laboratorio se centra en el desarrollo de nuevos materiales para la impresión 3D y, como tal, no hay nada especial o único en la impresora 3D (hardware) utilizada.

Se trata del diseño de materiales. Nuestro laboratorio inventó el proceso y el enfoque de «pintura 3D» y, por lo tanto, técnicamente no existe una pintura 3D estándar. Hemos demostrado la capacidad de utilizar este proceso para crear una variedad muy amplia de tintas imprimibles en 3D que incluyen metales y aleaciones, grafeno (3D-Graphene) y nanotubos de carbono, cerámica, biomateriales (Hyperelstic «Bone»), etc. (estos nuevos Los materiales se informaron previamente en los medios de comunicación de manera extensa ). Por lo tanto, en una impresora 3D basada en extrusión, muchos tipos de materiales se pueden imprimir en 3D muy rápidamente.

2) ¿Están las impresoras usando sus partes de stock desarrolladas por un fabricante a pedido o su equipo las ha modificado personalmente? Si es así, ¿cómo es eso?

No hay nada especial en la impresora 3D utilizada en este trabajo y no se realizaron modificaciones. Es un bioplotter 3D disponible comercialmente, pero las tintas se pueden utilizar con cualquier impresora 3D basada en extrusión. Las tintas Lunar y Martian son una extensión de los materiales que se pueden pintar en 3D que hemos desarrollado y descrito anteriormente.

3) Leí que los simulantes se hicieron con una combinación de materiales disponibles comercialmente. ¿Cómo los desarrolló su equipo (metodología, equipo) y en qué se diferencian estos materiales del suelo marciano y lunar real?

Los polvos simulantes Martian y Lunar Regolith estaban disponibles comercialmente, al igual que todos los demás componentes de las tintas. Creamos las tintas Lunar y Martian utilizando nuestro enfoque de pintura 3D.

Los simulantes son los mismos polvos simuladores utilizados por la NASA y los investigadores espaciales, y fueron desarrollados específicamente para la investigación extraterrestre. Son bastante similares tanto en composición como en tamaño / forma de partícula a los que se encuentran en Marte y la Luna. El regolito marciano es rugoso, pero redondeado, debido a la intemperie (Marte tiene atmósfera y viento). El regolito lunar es afilado y dentado (sin erosión, y fue producido por impactos de meteoritos y asteroides). Los simuladores simulan bastante bien estos polvos.

4) ¿Qué otros obstáculos son necesarios antes de que la tecnología esté lista para los vuelos espaciales?

Depende principalmente del hardware de impresión 3D y de que los fabricantes creen impresoras 3D adicionales basadas en extrusión listas para vuelos espaciales (similar a la que ya se encuentra en la Estación Espacial internacional).

Un agradecimiento especial a Adam Jakus por responder a todas nuestras preguntas. El manuscrito de investigación está disponible aquí .

Adam Jakus, PhD
Hartwell Postdoctoral Fellow Northwestern University | Doctor. Ciencia e Ingeniería de los Materiales
Instituto de Tecnología de Georgia | Licenciatura y maestría en ciencia e ingeniería de materiales
Intereses de investigación: Ingeniería e impresión 3D de tintas funcionales para metales, cerámica, polímeros, compuestos y materiales avanzados. Desarrollo de nuevas técnicas de impresión multimaterial. Diseño e implementación de materiales y dispositivos habilitados para impresión 3D para aplicaciones médicas, estructurales y energéticas.

Como material, el vidrio es una piedra angular de la construcción. Por esta razón, los investigadores se han apresurado a desarrollar un medio para imprimirlo en 3D. Si bien se han producido muchos avances nuevos en este frente, se destaca, en particular, un estudio reciente del Instituto de Tecnología de Karlsruhe. El estudio trata de un tipo de vidrio muy específico llamado sílice fundida.

Debido a sus altos niveles de pureza, la sílice fundida es un material con gran demanda. Anteriormente, a los científicos les había resultado difícil replicar debido a las condiciones extremas de temperatura necesarias para producirlo. Además, los procedimientos de fundición tenían muchos obstáculos para la compatibilidad con la impresión 3D.

Los investigadores utilizaron métodos SLA con polímeros curables por UV, mientras que los métodos anteriores se basaban únicamente en el calor. Estas impresoras SLA en particular fueron originalmente diseñadas para la producción de joyas. La técnica es muy flexible y puede producir prácticamente cualquier estructura.

El proceso utiliza un nanocompuesto de sílice fotocurable que se imprime en 3D y se convierte en vidrio de sílice fundido de alta calidad mediante tratamiento térmico. Esto le da transparencia y la hace más maleable. Aún se están explorando aplicaciones más amplias del método.

Las dificultades de la impresión de vidrio de sílice fundido

Otra distinción importante entre este estudio y los anteriores es la calidad del producto final. Las iteraciones anteriores de la impresión de vidrio han producido un vidrio poco claro o irregular e incluso que tiene aplicaciones limitadas. La mayoría de los usos del vidrio, como la óptica o la iluminación, requieren un panel u objeto transparente. Los métodos de inyección y sinterización aplicados a los gránulos de silicio a menudo dejaban el vidrio opaco.

en 2020, el MIT ideó un método de impresión de vidrio transparente que estaba a pasos agigantados por delante del resto. Sin embargo, este método en particular tenía sus inconvenientes (nivel de calor de 1000 ° C, la necesidad de extrusoras de platino) y el resultado final tenía capas irregulares y transparencia variable. Si bien fue un gran resultado, el vidrio aún no estaba a la altura para un uso extensivo en lentes, ópticas y ventanas.

El vidrio tiene un nivel inigualable de transparencia. Esta es la razón por la que es tan omnipresente en la construcción y el diseño de viviendas. La importancia del descubrimiento de un método viable como este no puede subestimarse. La razón principal es que la industria de la construcción avanzará poco a poco para aceptar la impresión 3D como una herramienta viable.