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Investigadores de la Université Laval en Canadá han desarrollado un método para imprimir en 3D vidrio de calcogenuro con una impresora modificada. El vidrio de calcogenuro impreso en 3D tiene muchas propiedades deseables. Estas propiedades son especialmente útiles para desarrollar componentes de vidrio y fibras ópticas para sensores, componentes de telecomunicaciones y dispositivos biomédicos de bajo costo.

» La impresión 3D de materiales ópticos allanará el camino para una nueva era de diseño y combinación de materiales para producir los componentes fotónicos y las fibras del futuro «, dijo Yannick Ledemi, miembro del Centre d’Optique, Photonique et Laser (COPL). equipo de investigación grupal de la universidad. » Este nuevo método podría potencialmente resultar en un gran avance para la fabricación eficiente de componentes ópticos infrarrojos a bajo costo «.

Los investigadores produjeron filamentos de vidrio de calcogenuro reales con dimensiones similares a los normales. También programaron la impresora para crear dos muestras con formas y dimensiones complejas. Aunque el proceso aún está solucionando algunos problemas, los investigadores creen que podría usarse para producir componentes de vidrio infrarrojos o preformas de fibra.

Modificación de una impresora para vidrio calcogenuro

Otra razón por la que este descubrimiento es significativo es la relativa simplicidad del equipo. Si bien muchos proyectos requieren la fabricación de una impresora 3D industrial personalizada, los investigadores pudieron modificar una impresora 3D de escritorio común para sus propósitos de impresión de vidrio. Esto indica que el proceso probablemente no requiera equipo intenso de algún tipo.

Dado que la impresión de vidrio de calcogenuro requiere más calor (330 ° C), los investigadores modificaron las extrusoras. Su impresora ahora tiene dos extrusoras E3DV6 cerca una de la otra, y la proximidad se suma a la longitud de la zona de calentamiento. Además, debido a su diseño basado en impresión FDM, ya tenía ruedas motrices. Los investigadores los modificaron para aumentar la carga y permitir la alimentación del filamento de vidrio.

Para obtener la viscosidad de vidrio de calcogenuro adecuada para la extrusión, ambas extrusoras tuvieron que ajustarse manualmente variando la tensión operativa y la corriente del controlador de tensión. Sin embargo, la velocidad de alimentación del filamento y el desplazamiento del lecho de impresión fueron automáticos. Los investigadores utilizaron un diámetro de boquilla de 0,4 mm durante la impresión. Recomiendan utilizar un sustrato de un material con un coeficiente de expansión térmica similar para limitar las tensiones térmicas. Es cierto que no todo es tan fácil de usar. Los investigadores también recomiendan trabajar bajo una campana de extracción de humos químicos y utilizar un recinto de protección hermético a los gases. La impresión de vidrio de calcogenuro, después de todo, libera vapores bastante poderosos y peligrosos.

Los investigadores afirman que su trabajo futuro se centrará en mejorar la gestión térmica y las condiciones del proceso. Por lo tanto, esperan aumentar la robustez mecánica y la calidad óptica para poder producir preformas de vidrio para estirado de fibras.

Imagen destacada cortesía de Université Laval. El estudio completo también está disponible aquí .

GE Research está desarrollando actualmente un intercambiador de calor avanzado para equipos de generación de energía. Se llama UPHEAT , que significa Intercambiador de calor de ultra rendimiento habilitado por tecnología aditiva. El proyecto de € 2.5 millones comenzó en el programa de Intercambio Térmico de Alta Intensidad a través de Materiales y Procesos de Fabricación de la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPA-E) (HITEMMP).

GE Research colaborará con la Universidad de Maryland (UMD) y el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) durante dos años para perfeccionar el diseño UPHEAT. Será compacto y capaz de soportar altas temperaturas (1,650 ° F) y presión (3,600 psi), lo que resultará en una mayor eficiencia en los equipos de plantas de energía actuales y de próxima generación. El UPHEAT aumentará la producción de energía y reducirá las emisiones gracias a una mejora del 4% en la eficiencia térmica para ciclos de energía de CO2 supercrítico.

Los intercambiadores de calor se utilizan en muchas aplicaciones, desde la refrigeración hasta la aviación. Peter deBock, ingeniero térmico principal de GE Research, explica: “Los pulmones son lo último en intercambiadores de calor, ya que hacen circular el aire que respira para mantener el funcionamiento del cuerpo al máximo rendimiento y, al mismo tiempo, regulan la temperatura corporal. Los intercambiadores de calor en equipos de generación de energía como una turbina de gas realizan esencialmente la misma función, pero a temperaturas y presiones mucho más altas. Con la fabricación aditiva, GE y la Universidad de Maryland ahora explorarán formas y diseños biológicos más intrincados para permitir un cambio radical en el rendimiento del intercambiador de calor que ofrece una mayor eficiencia y menores emisiones «.

Solo la impresión 3D puede producir esas formas biológicas que mejoran la eficiencia. “Estamos tomando nuestro profundo conocimiento en metales y gestión térmica y lo aplicamos de maneras que no podíamos tener antes a través del poder de la impresión 3D”, dijo deBock. “Con la impresión 3D, ahora podemos lograr nuevas arquitecturas de diseño que antes no eran posibles. Y esto nos permitirá crear un dispositivo ‘UPHEAT’ que puede funcionar de manera rentable a temperaturas 250 ° C (450 ° F) grados más altas que los intercambiadores de calor actuales «.

El UPHEAT se imprimirá en una superaleación de níquel resistente a las grietas y resistente a altas temperaturas y luego se probará a temperatura y presión completas. GE Research cuenta con más de 1.000 científicos e ingenieros, más de 600 de los cuales son doctores, por lo que no faltarán el ingenio y la brillantez a su disposición. Después de probar con éxito el UPHEAT en sistemas de generación de energía, se probará en aplicaciones aeroespaciales.

El proyecto IDAM (Industrialización y digitalización de la fabricación aditiva para procesos en serie automotriz) del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania celebró recientemente su primera reunión en Múnich. El proyecto tiene como objetivo expandir los procesos de impresión 3D automatizados en toda la industria de producción automotriz alemana con el fin de reducir los requisitos de mano de obra, así como los costos de diseño y fabricación de componentes metálicos.

¡Los expertos se reúnen!

Con BMW coordinando el proyecto, una docena de líderes de la industria e institutos de investigación se han unido a la asociación, incluida la Cátedra de Producción Aditiva Digital (DAP), el Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser ILT, Intec, Volkmann y la Universidad Técnica de Munich. Se están instalando líneas de producción de impresión 3D modulares y automatizadas en el Centro de Fabricación Aditiva de BMW Group y en la fábrica del proveedor automotriz GKN Powder Metallurgy.

Se espera que las líneas de producción AM reduzcan en gran medida la cantidad de mano de obra y los costos necesarios para fabricar piezas metálicas, como explicó Fraunhofer ILT en un comunicado de prensa: “Al tener en cuenta una vista integrada de la línea de producción automotriz, los socios del proyecto planean reducir la participación manual de actividades a lo largo de la cadena de proceso de alrededor del 35 por ciento a menos del 5 por ciento. Además, los costes unitarios de los componentes metálicos impresos en 3D deberían reducirse a más de la mitad «.

Escalar los ahorros de costos con AM

IDAM debería conducir a la impresión 3D de al menos 50.000 piezas de automóviles producidas en masa y 10.000 piezas de repuesto por año, lo que generará enormes ahorros de costes al tiempo que proporcionará soluciones más personalizadas. No se puede subestimar la importancia de contar con muchos expertos en automoción y en AM asociados al proyecto; El equipo de IDAM se asegurará de que todos los procesos y materiales cumplan con los estándares de seguridad y rendimiento de la industria.

Fraunhofer ILT declaró: “Dado que están involucradas grandes empresas industriales, estos módulos enlazados se pueden utilizar en las líneas de producción de AM en condiciones reales y a gran escala. Además, se pueden establecer estándares industriales y elaborar características de calidad relevantes para la industria. Solo a través de esta cooperación interdisciplinaria, el proyecto IDAM hace posible examinar de manera integral la impresión 3D de metal para los procesos de series automotrices y establecerla de manera sostenible en la producción «.

La impresión 3D de hormigón y las estructuras impresas en 3D existen desde hace algún tiempo. BESIX, con sede en Bélgica, decide dedicarle una instalación completa, pero no en Bélgica. Las instalaciones de impresión de hormigón de BESIX en Dubai albergarán equipos para una cadena de producción de principio a fin.

BESIX ya es una de las mayores empresas de construcción que operan en la región árabe y Oriente Medio. Ahora, esta nueva instalación de impresión de hormigón los tiene trabajando con SIKA, líder en materiales de construcción, y los diseñadores internacionales de impresión 3D Witteveen + Bos. De la mano forman una alianza impresionante para el desarrollo de nuevos métodos, tecnologías y productos.

“ El mercado está saliendo de la fase de innovación y entrando en la fase de crecimiento a la velocidad de la luz. BESIX 3D Studio se ha configurado para apoyar a la región en su visión de interrumpir el enfoque tradicional de la construcción ofreciendo una solución integral a cada uno de los interesados ”, dijo Jonas Vandeven, director de la división BESIX 3D.

BESIX y sus proyectos de impresión 3D

En términos de construcción, BESIX ha sido una empresa importante durante más de 100 años. Habiendo ingresado al mercado del Golfo en 1965, actualmente están celebrando su 54 aniversario operativo dentro de la región. La compañía también formó parte de proyectos importantes como el diseño del Burj Khalifa, el tranvía de Dubai, el hotel Emirates Palace, la gran mezquita Sheikh Zayed, el canal de agua de Dubai.

Aparte del proyecto de estudio de impresión de hormigón de BESIX, la empresa también ha estado empleando la fabricación aditiva en otras áreas. Otro proyecto al que se sometieron con Witteveen + Bos se centró en el desarrollo de mezclas de hormigón sostenibles adecuadas para la impresión de unidades de rompeolas.

La división de impresión de hormigón de BESIX también está interesada en soluciones sostenibles para la construcción futura. » La inversión realizada por Besix para nuestra División de Impresión 3D se alinea con nuestra visión corporativa de sobresalir en la creación de soluciones sostenibles para un mundo mejor «, dice Pierre Sironval, director de operaciones de Besix Group.

Imagen destacada cortesía de BESIX 3D.

Con todos los avances en bioimpresión, existen claras limitaciones a las que se enfrentan la mayoría de los investigadores. Incluso con recreaciones avanzadas de órganos como un corazón en miniatura impreso en 3D funcional , todavía existe el problema de producir más rápido y en grandes volúmenes. Los investigadores de UC Berkeley pueden haber encontrado una posible solución en la criolitografía multicapa. Con un nuevo dispositivo, emplean bioimpresión paralela de tejido de órganos y ensamblan los órganos con congelación. Como resultado, incluso ayuda en el proceso de conservación, como sugiere el «crio» en el nombre, utilizando temperaturas de congelación después de que las capas se fusionan.

El proceso permite el desarrollo de huesos, diversos tejidos y órganos. En lugar de apilar capas de la manera tradicional de fabricación aditiva, el dispositivo funciona de manera un poco diferente. Los investigadores lo llaman criolitografía multicapa porque primero usa capas 2D y luego requiere ensamblarse en objetos 3D en una estación diferente usando temperaturas frías y el mecanismo de fusión. Como muestra el video, un brazo robótico transporta cada capa una vez que está completa y las apila por separado.

Además de desarrollar órganos, el equipo también cree que este método podría permitir alimentos con texturas novedosas. Esto podría ser importante para la población mayor, que puede tener problemas para tragar debido a complicaciones médicas. Estas texturas podrían ayudar a los pacientes con disfagia, permitiendo alimentos que se derritan en la boca y proporcionen nutrientes más fácilmente.

Ventajas de la criolitografía multicapa

Una de las principales ventajas de la criolitografía es el uso de un proceso más frío. Esto ayuda enormemente a la preservación de los tejidos, al mismo tiempo que es excelente para unir células. Este mismo aspecto podría hacerlo aplicable a la fabricación a escala industrial de alimentos congelados.

“ En este momento, la bioimpresión se utiliza principalmente para crear un pequeño volumen de tejido. El problema con la bioimpresión 3D es que es un proceso muy lento, por lo que no puede imprimir nada grande porque los materiales biológicos se deteriorarán cuando termine. Una de nuestras innovaciones es que congelamos el material a medida que se imprime, para que el material biológico se conserve y podamos controlar la velocidad de congelación ”, dijo Boris Rubinsky, profesor de ingeniería mecánica y coautor del artículo.

Otra ventaja de los sistemas de criolitografía es que explican las dificultades de imprimir material biológico. Aunque la mayoría de los objetos impresos en 3D son elementos rígidos como los termoplásticos, la bioimpresión a menudo se trata de hidrogeles y líquidos. Esto hace que la producción de materiales biológicos sea mucho más complicada, especialmente para grandes volúmenes. Así, las impresoras trabajan en combinaciones de superficies hidrófilas e hidrófobas que permiten el transporte de las capas 2D a medida que el brazo las mueve independientemente de las condiciones de gravedad.

Imagen destacada cortesía de UC Berkeley.