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Los investigadores de la Universidad de Boston han creado un cancelador de ruido metamaterial que absorbe una gran cantidad de sonido mientras mantiene el flujo de aire. Con la forma de una estructura similar a un anillo de rosquilla, el bloqueador de ruido impreso elimina eficazmente el 94% del sonido, como es evidente en un experimento que utiliza un tubo largo que reproduce sonidos de alta frecuencia desde un altavoz. El metamaterial podría ser útil en entornos de trabajo con mucho ruido, grabación de música y también podría hacer que la electrónica sea más silenciosa.

El metamaterial consta de intrincadas estructuras que, según los investigadores, provocan reflejos de sonido. Por lo tanto, la estructura del bloqueador de ruido impreso devuelve sonidos cuando se coloca en el extremo del tubo. Quitar el bloqueador llena el ambiente con el ruido una vez más. Esto también se ilustra en el video a continuación:

Como indica el estudio, el material tiene un “ medio bicapa colocado transversalmente con grandes grados de contraste en las propiedades acústicas de las capas ”. Como resultado, libera una transmisión asimétrica, similar al fenómeno de interferencia de Fano. Lo que esto significa es que calcularon las dimensiones y especificaciones precisas que la estructura necesitaría tener para que pudiera interferir con las ondas sonoras transmitidas, evitando así el flujo de sonido y permitiendo el flujo de aire. El bloqueador de ruido impreso en 3D rechaza el ruido hasta que la energía del sonido general se disipa, reduciéndolo así.

» El momento en que colocamos y retiramos el silenciador … fue literalmente de día y de noche «, dijo Jacob Nikolajczyk, coautor e investigador del estudio. “ Habíamos estado viendo este tipo de resultados en nuestro modelado por computadora durante meses, pero una cosa es ver los niveles de presión sonora modelados en una computadora y otra es escuchar su impacto usted mismo ”.

Cancelador de ruido metamaterial

La tubería en sí consiste en PVC típico. El truco no está tanto en el material como en la estructura interna. El anillo es una celda unitaria de metasuperficie acústica de sublongitud de onda profunda que comprende un 60% de área abierta para el paso del aire. La intrincada estructura es una maravilla matemática que convierte la reflexión del sonido en un laberinto.

Hay muchas situaciones en las que se necesitan silenciadores de sonido permeables al aire. El bloqueador de ruido impreso en 3D podría servir como una barrera de sonido inteligente para reducir el ruido del ventilador o del motor. También podría resultar útil dentro de las paredes de salas de conciertos y estadios. Incluso puede ser útil para silenciadores de automóviles, aunque es cierto que con un material mucho más resistente y diferente.

Imágenes destacadas cortesía de la Universidad de Boston. El resumen también está disponible aquí . Crédito a los autores: Reza Ghaffarivardavagh, Jacob Nikolajczyk, Stephan Anderson y Xin Zhang.

La impresión 3D se ha abierto camino en numerosas industrias, pero todavía hay factores que inhiben una adopción más amplia. Aparte de las preocupaciones habituales como las certificaciones o la solidez, otro problema que la industria está buscando abordar es el de la impresión verdaderamente multimaterial. Hasta ahora, en comparación con, digamos, el moldeo por inyección , las impresoras 3D se resignan a una gama más estrecha de materiales en un objeto. Especialmente cuando se trata de impresoras 3D de resina o tecnología de fotopolimerización en tina . Aunque, los científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison están buscando cambiar esto. La universidad desarrolló una impresora 3D que puede imprimir objetos de múltiples materiales controlando las longitudes de onda de la luz y emitiéndolas de forma selectiva.

Impresión 3D de resina multimaterial

A diferencia de las técnicas de impresión ordinarias basadas en luz, este método utiliza diferentes longitudes de onda de luz para controlar cómo los materiales de partida se polimerizan en diferentes secciones del producto sólido. También genera varios patrones de luz, lo que le da al método el control espacial necesario para piezas de múltiples materiales.

«Este es un cambio en la forma en que pensamos sobre la impresión 3D con múltiples tipos de materiales en un objeto » , dice el profesor de química de la UW-Madison, AJ Boydston. “ Este es más un enfoque químico de abajo hacia arriba, desde moléculas hasta redes. »

Los métodos de materiales múltiples a menudo utilizan depósitos de materiales separados para producir una mezcla en las posiciones correctas. Lo que decidieron los investigadores es mucho más práctico en comparación. Por un lado, utiliza una única tina para generar el objeto, eliminando la necesidad de múltiples fuentes de material. Esto permite un proceso más compacto y simplificado con menos complejidad mecánica.

Los investigadores tienen que crear imágenes digitales, cada una de las cuales controla longitudes de onda de luz de un valor diferente. Cuando estas imágenes se superponen, producen un diseño 3D que un proyector puede mostrar sobre la tina. El diseño se compone de parches de diferentes longitudes de onda de luz, algunas visibles y otras no. Las capas se acumulan una a una, diferentes áreas y longitudes de onda de luz correspondientes a diferentes propiedades y materiales.

El método puede imbuir de manera efectiva diferentes características, como diferentes regiones de diferente rigidez, en una sola impresión controlando las longitudes de onda de la luz. Uno de los obstáculos para esto fue lograr que dos monómeros diferentes se comporten de manera similar en una sola tina. Los investigadores tuvieron que encontrar productos químicos adecuados y especialmente aquellos con tasas de curado similares.

La tecnología podría ser de gran utilidad en el arte y el diseño, pero dista mucho de ser perfecta. “ En esta etapa, solo hemos logrado poner materiales duros junto a materiales blandos en un paso ”, dice Boydston. “ Hay muchas imperfecciones, pero estos son nuevos desafíos emocionantes. »

Imagen destacada cortesía de UW Madison.

Copper3D acaba de firmar un acuerdo con 3D Universe para revender sus filamentos antibacterianos en América del Norte. El acuerdo permite a 3D Universe vender los filamentos NANOCLEAN y PLACTIVE patentados de Copper 3D en su sitio web. Los filamentos antibacterianos para impresoras 3D de la compañía son cruciales para muchas aplicaciones, particularmente en la producción de dispositivos médicos y biotecnológicos.

Los filamentos y materiales antibacterianos son fundamentales, ya que mantienen alejados a los patógenos y bacterias en muchos productos cruciales. Esto puede ser cualquier cosa, desde apósitos y vendas hasta recipientes no contaminantes e incluso prótesis cruciales. Teniendo en cuenta el crecimiento de la impresión 3D en los ámbitos de la medicina y la biotecnología, no sorprende que también estemos viendo filamentos antibacterianos especializados para estas aplicaciones. Según Copper3D, más del 40% de las personas amputadas padecen diversos trastornos dérmicos debido a sus prótesis. De manera similar observaron este fenómeno en pacientes no amputados que usan ortesis.

“ Estamos muy contentos de tener un acuerdo de asociación con Copper3D, que lidera ‘La revolución de la impresión 3D antibacteriana’. 3D Universe ha apoyado durante mucho tiempo a la comunidad de voluntarios de e-NABLE, haciendo prótesis impresas en 3D gratuitas para personas de todo el mundo ” , dijo 3D Universe en un comunicado. » Con los nuevos materiales de Copper3D, podremos ofrecer a la comunidad e-NABLE una nueva y emocionante opción para producir dispositivos de asistencia de alta calidad «.

Filamentos con nanopartículas de cobre antibacterianas

Particularmente en aplicaciones médicas, los materiales que se utilizan para imprimir pueden ser una cuestión de vida o muerte. En estos casos, los filamentos antibacterianos protegen contra dermatitis, foliculitis, infecciones fúngicas o bacterianas. Según algunos estudios, alrededor del 50% de todas las infecciones adquiridas en hospitales en todo el mundo se deben a la contaminación bacteriana de dispositivos médicos que son difíciles de mantener, limpiar y esterilizar.

Copper3D crea los filamentos “pirateando” materiales de impresión 3D , agregando sus propias nanopartículas de cobre patentadas junto con otros potenciadores y elementos portadores. PLACTIVE, por ejemplo, es un polímero PLA de alta calidad con propiedades útiles para la eliminación de una amplia gama de microorganismos. Copper3D también desarrolló su material de grado médico NANOCLEAN, un polímero PETG que ofrece una concentración de aditivo de 1 y 2%.

Mientras que PLACTIVE es para fines más generales (incluso se utiliza a bordo de misiones espaciales), NANOCLEAN es para fines específicos en el mundo de los dispositivos médicos. Copper3D también lanzará un material de TPU flexible llamado MDflex, que ofrece las mismas propiedades antibacterianas.

Imagen destacada cortesía de Copper3D.