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Si alguna vez se ha colocado en una máquina de resonancia magnética o tomografía computarizada, probablemente se haya quedado mirando el logotipo de GE en el equipo, ya que no hay mucho más que hacer mientras se toman las imágenes. GE fabrica muchos de los equipos de imágenes que utilizan los radiólogos y otros proveedores de atención médica, por lo que son la elección perfecta para que Formlabs se asocie para avanzar en su flujo de trabajo de impresión 3D de modelos anatómicos.

Los modelos específicos del paciente impresos en 3D pueden proporcionar un valor tangible a los cirujanos y especialistas en atención:

• Formación de profesionales: los cirujanos pueden practicar procedimientos difíciles en modelos de sus pacientes en lugar de modelos genéricos, lo que mejora la precisión de su formación.
• Guías quirúrgicas y preparación: los soportes y las abrazaderas se pueden imprimir para adaptarse a los contornos del paciente y colocar para permitir el acceso quirúrgico o guiar los instrumentos exactamente donde deben ir.
• Comunicación con el paciente: los procedimientos médicos son, en última instancia, sobre el bienestar del paciente; si no comprenden un procedimiento, su ansiedad puede tener un efecto negativo en su recuperación. Un modelo físico puede ayudarles a visualizar el procedimiento y sentirse más cómodos.>

Los modelos anatómicos impresos en 3D no son nuevos, pero la tecnología aún se está desarrollando. La conversión de datos de imágenes en formatos imprimibles en 3D generalmente requiere muchas horas de tediosa edición de modelos, ya que los datos de imágenes incluyen mucho que no necesita visualizarse. Por eso, GE Healthcare está empleando su estación de trabajo Advantage (AW) con herramientas de visualización avanzadas para reducir el proceso de conversión de horas a minutos. La asociación con Formlabs significa que un paquete exclusivo estará disponible para los radiólogos que incluye el software AW y una impresora 3D Formlabs 3B, junto con capacitación en el lugar.

Los pacientes en la era de la información juegan un papel más crítico cada año en su cuidado, pero simplemente presentar los datos de imágenes a los pacientes como ‘cortes’ en escala de grises a través del cuerpo puede crear más confusión que respuestas. Las representaciones de realidad virtual que los creadores de imágenes clínicos ven todos los días en las salas de lectura de radiología en AW ahora pueden exportarse a través de AW 3D Suite en segundos, importarse a Formlabs PreForm e imprimirse directamente en el sitio de atención para agregar el sentido del tacto a lo que los miembros del ver equipo de atención. R. Scott Rader, director general de GE Healthcare Additive Solutions

En muchas áreas, la barrera para la adopción de la impresión 3D es el costo. Aquí, era el momento asociado con la generación de modelos imprimibles en 3D. Al abordar el obstáculo específico, GE Healthcare y Formlabs han creado una ruta fácil de navegar para que los radiólogos adopten la impresión 3D. La próxima vez que se someta a un procedimiento médico complejo (esperemos que no sea así), puede terminar sosteniendo un modelo de su interior mientras su cirujano lo señala y dice «Pasaremos por aquí».

Imagen destacada cortesía de Formlabs.

A medida que la impresión 3D se generaliza, tanto los usuarios como los fabricantes están cada vez más interesados en DfAM ( diseño para fabricación aditiva ). ¿Quién no quiere reducir el uso de material, reducir los tiempos de impresión y mejorar la funcionalidad y el rendimiento de las piezas? Nadie, ese es quien. Pero querer algo no es lo mismo que conseguir algo, por lo que los usuarios que agreguen MSC Apex Generative Design a su flujo de trabajo de diseño obtendrán todos los beneficios de DfAM mientras mejoran la productividad en un 80%.

Combinando CAD y CAE

El diseño generativo se está extendiendo como dientes de león porque fusiona CAD (diseño asistido por computadora) con CAE (ingeniería asistida por computadora). Históricamente, estos campos estaban separados por paquetes de software e incluso por experiencia; la persona que diseñó la pieza y la persona que la modeló para fabricarla no serían necesariamente la misma persona. Los ingenieros tuvieron que utilizar su conocimiento de las propiedades de los materiales y una gran cantidad de matemáticas para optimizar los diseños, mientras que el modelador CAD requería un amplio conocimiento de los procesos de fabricación para optimizar las mallas CAE en modelos 3D para la fabricación. Con el tiempo, los ingenieros dispusieron de más y más herramientas de simulación para optimizar la optimización de la geometría por su parte.

Ahora, esas herramientas han progresado hasta el punto de que están disponibles para los modeladores CAD. El diseño generativo es esencialmente un diseño iterativo automatizado, donde se producen y prueban múltiples versiones de una geometría una tras otra, logrando pequeñas mejoras con cada iteración hasta que no se puedan realizar más mejoras. El diseño generativo utiliza el poder computacional para simular rápidamente cientos o miles de iteraciones en momentos para encontrar la geometría optimizada. Los usuarios pueden establecer el cuadro delimitador, así como los requisitos de carga, las fuerzas y las posiciones de anclaje, que se denominan restricciones, y el software genera modelos optimizados. Las limitaciones de DfAM también influyen en los límites de la tecnología de impresión 3D deseada, optimizando aún más las piezas para la capacidad de impresión.

MSC Apex Generative Design combina elementos de MSC Simufact (metal) y MSC Digimat (polímero) para la simulación del proceso de construcción, lo que proporciona a los ingenieros y diseñadores una amplia gama de restricciones de materiales. Estas herramientas permiten a los usuarios ajustar fácilmente sus restricciones y dictar si desean una mayor distribución de la tensión o una mayor reducción de peso. Su software también convierte automáticamente las mallas CAE en modelos CAD, lo que ahorra mucho tiempo. Otras herramientas como el suavizado inteligente, las estructuras de celosía y la optimización de restricciones de tensión mejoran aún más la productividad.

Iterar y probar diseños una vez tomó días y semanas por iteración y ahora cientos de iteraciones se pueden probar y optimizar digitalmente por segundo. MSC es inteligente para subirse al tren del diseño generativo. Va a lugares.

Imágenes cortesía de MSC Software.

En nuestro artículo sobre impresión 3D de silicona , mencionamos que la robótica suave se está beneficiando de la tecnología. La robótica suave son sistemas de movimiento accionado que son suaves en lugar de rígidos; generalmente funcionan con aire, agua, electricidad, calor e incluso luz. Para demostrar cómo la robótica blanda impresa ha llevado al desarrollo de cámaras sensoras neumáticas blandas (SPSC), y para celebrar la temporada, Charbel Dalely Tawk en el Centro de Excelencia ARC para la Ciencia de los Electromateriales de la Universidad de Wollongong presenta una actuación fascinante de la Navidad -Tiempo clásico Jingle Bells en un piano SPSC impreso en 3D.

Los SPSC se imprimieron en 3D en poliuretano termoplástico (TPU) en una impresora 3D de escritorio estándar y son sensibles a cuatro entradas mecánicas: compresión, flexión, torsión y desplazamiento rectilíneo, todo lo cual puede provocar cambios de presión en los SPSC para desencadenar una acción. . En este caso, esa acción es simplemente reproducir un tono específico. Los sensores neumáticos suaves tienen muchas ventajas, que incluyen una respuesta rápida, repetibilidad, confiabilidad, bajo consumo de energía y larga vida útil. Ocupan mucho menos espacio que las vejigas necesarias para algunos sistemas de robótica blanda y tampoco utilizan tintas conductoras caras. Los SPSC impresos tampoco requieren material de soporte ni procesamiento posterior, lo que los hace rápidos y eficientes de fabricar.

La robótica blanda proporciona muchos beneficios sobre la robótica rígida tradicional, siendo uno de los más obvios la seguridad. Cuando los humanos interactúan regularmente con sistemas robóticos, pueden lesionarse al chocar con sus metales duros y materiales compuestos. Es mucho menos probable que un brazo robótico hecho de silicona cause una conmoción cerebral en el caso de una colisión. La destreza también se mejora con la robótica suave porque los materiales más blandos pueden flexionarse y doblarse en más puntos.

Estas SPSC impresas cuestan solo unos centavos de producir, pero los investigadores realmente obtuvieron el valor de su dinero porque mantuvieron 150,000 ciclos de activación sin fallas. Los investigadores diseñaron algunas variaciones de los sensores, como un guante para una mano humana que puede rastrear y visualizar la posición de cada dedo. Luego, el guante se conectó a una pinza robótica suave de tres dedos que podía ser controlada directamente por el usuario del guante. Dicho sistema sería ideal para entornos de RV (realidad virtual) y AR (realidad aumentada). El joystick suave que crearon también funcionaría bien en aplicaciones de juegos. Los creadores de las SPSC ven que se utilizan en plataformas robóticas interactivas para educación STEM , dispositivos hápticos para rehabilitación, realidad virtual y sistemas de seguimiento del movimiento humano.

El grupo de ingeniería marina y offshore Sembcorp Marine ha recibido una certificación para sus piezas impresas en 3D. Los proyectos de construcción y reparación de la empresa han sido calificados por la empresa de control de calidad y gestión de riesgos DNV GL . Como afirma la compañía en su lanzamiento, el nuevo desarrollo les permitirá desbloquear eficiencias significativas y reducir los riesgos de la cadena de suministro en sus operaciones diarias.

También hay otras razones por las que la empresa elige emplear la fabricación aditiva. Estos incluyen una reducción en el desperdicio de material y la mejora de la sostenibilidad dentro de las operaciones de la empresa.

Las certificaciones DNV GL nos ayudan a trabajar hacia un régimen de impresión 3D que permite a Sembcorp Marine fabricar componentes a medida, mejorar su diseño y calidad, y mitigar las limitaciones de adquisiciones externas en cuanto a costo, tiempo de entrega y disponibilidad, por ejemplo, piezas para un trabajo de reparación que puede ser caro, obsoleto, no estar en stock o ya no estar en producción. Wong Weng Sun, presidente y director ejecutivo de Sembcorp Marine

Construcción y reparación naval Fabricación aditiva

El Sr. Wong también afirma que la impresión 3D acelerará la entrega de proyectos en los astilleros Sembcorp Marine. Además, permitirá que el sector de O&M sea más autosuficiente, en lugar de depender de instalaciones externas para ciertas partes.

El Sr. Brice Le Gallo, Director del Centro de Excelencia Global de Fabricación Aditiva de DNV GL en Singapur afirma: “Realmente creo que la impresión 3D puede tener un gran impacto en la reducción de costos, la creación de eficiencias y la reducción de los riesgos de la cadena de suministro. Estoy seguro de que las certificaciones otorgadas a Sembcorp Marine fomentarán más colaboraciones y desarrollos en el sector de O&M ”.

Varias empresas y organizaciones han mostrado interés en la impresión 3D con fines de tecnología marina y construcción de embarcaciones. Además de la comodidad que ofrece en la producción y los costos en el sitio, la impresión 3D también puede construir piezas mucho más livianas, particularmente cuando se trata de embarcaciones. Certificaciones como esta ayudan a la proliferación de la tecnología dentro de la ingeniería marina y costa afuera.

Imagen destacada cortesía de Sembcorp Marine.

Magnum Venus Products (MVP) ha presentado recientemente un sistema de fabricación aditiva reactiva (RAM) a gran escala que puede procesar termoestables reforzados con fibra. Al usar este tipo de polímero, RAM desbloquea nuevos beneficios para impresiones a gran escala, como mayor resistencia y menor costo en comparación con la impresión de termoplásticos .

RAM se desarrolló en conjunto con el Laboratorio Nacional Oak Ridge ( ORNL ) y el proveedor de materiales Polynt . La máquina puede depositar aproximadamente 60 libras por hora y puede imprimir piezas que midan 8 × 16 × 3,5 pies. Además del tamaño y los materiales, el sistema viene con una mesa de impresión enrollable / enrollable, que es útil al cargar / descargar grandes componentes impresos en 3D.

El sistema RAM aloja un sistema de bombeo montado en el piso que mide y controla la resina de éster de vinilo reforzado con fibra de vidrio corta y el iniciador de peróxido en un mezclador estático en el cabezal de impresión. Esta mezcla se extruye luego a través de una boquilla como resina, de una manera similar a la mayoría de los sistemas FDM.

La compañía afirma que cree que podría ser de gran utilidad para las industrias marítima, de construcción, automotriz y aeroespacial. Como señalan, el mercado de los termoendurecidos es mucho más antiguo y más desarrollado que el mercado de los termoplásticos. Los termoestables también son notablemente más baratos, además de proporcionar más adherencia, lo que es especialmente una propiedad bienvenida para componentes más grandes. Según la compañía, su sistema RAM también es más eficiente energéticamente, ya que no es necesaria una cámara o una cama de impresión calentada.

La ventaja del termoestable radica en la reticulación de los polímeros entre las capas impresas, lo que da como resultado productos más resistentes y más tolerantes al calor. En comparación con los materiales de fibra reforzada termoplástica, los materiales termoendurecibles aumentan significativamente la resistencia de la capa Z , incluso sin el uso de fibras reforzadas, disminuyendo la expansión térmica y optimizando la expansión isotrópica .

Resinas y materiales termoendurecibles

La diferencia clave en el procesamiento de termoendurecibles y termoplásticos es que los polímeros termoendurecibles conservan su forma sólida final, al igual que las resinas utilizadas en las impresoras SLA. Sin embargo, a diferencia de SLA, el sistema RAM utiliza una resina reactiva que cura a temperatura ambiente, en lugar de depender del curado UV.

Los materiales proporcionan una amplia gama de características útiles del material debido a su composición química. Los termoestables consisten en polímeros que, durante el proceso de curado, reaccionan químicamente para formar un enlace poderoso. Esta forma de curado es diferente a la de los termoplásticos, que requieren calor para ablandar los gránulos y hacerlos más fluidos, por lo que necesitan un tiempo de enfriamiento para curar correctamente. Esto a menudo da como resultado enlaces más débiles.

Imagen destacada cortesía de MVP.