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Si bien la impresión 3D ha estado en el campo de la automoción durante algún tiempo, los casos de uso han sido más escasos de lo que cabría esperar. Claro, ha habido casos de fabricación de luces traseras y ocasionalmente un automóvil impreso en 3D, pero la producción en masa es la excepción y no la regla. Sin embargo, en un desarrollo importante, Ford ahora está desarrollando frenos impresos en 3D para su Shelby Mustang GT500. Este es un gran avance para las aplicaciones de impresión en un uso industrial destacado.

Ford ha declarado que dos componentes cruciales del freno requieren impresión 3D, entre otras partes que imprimen. Ford ha tenido una historia continua con Carbon, utilizando su tecnología CLIP en sus proyectos de producción. Sin embargo, la compañía también alberga 23 impresoras 3D de 10 compañías diferentes, por lo que definitivamente han aumentado su uso de AM desde entonces.

Ford no ha anunciado cuáles son estos componentes con precisión, pero sabemos que pertenecen al sistema de frenos. Lo más probable es que el cambio a la impresión 3D se deba a un menor costo por unidad o piezas más livianas en general.

Ford y herramientas de fabricación avanzadas

El Centro de Fabricación Avanzada de Ford en Redford, Michigan, es un país de las maravillas para la fabricación moderna. En primer lugar, utilizan la impresión 3D por diversas razones. Aparte de los frenos impresos en 3D, también fabrican herramientas especializadas impresas en 3D. El nuevo Ford Ranger recibió 5 herramientas especializadas para ayudar en su fabricación, lo que Ford dice acortó semanas en el tiempo de producción del Ranger.

Sus capacidades de fabricación aditiva son solo la punta del iceberg. La compañía hace uso de la realidad virtual y la robótica avanzada para subir la apuesta en la producción de sus vehículos. La realidad virtual les permite visualizar las piezas y recorrer su fabricación para detectar fallas en el modelo. Del mismo modo, la empresa está utilizando cobots como un medio para hacer que el trabajo sea más seguro y eficiente para los empleados.

Todas estas innovaciones contribuyen a una arquitectura automotriz general mucho mejor para su nueva línea de automóviles. El Ford Mustang GT500 celebrará su estreno mundial el 14 de enero en el Salón del Automóvil de Detroit. Hará su debut comercial y estará disponible para la venta a finales de este año.

Imagen destacada cortesía de Ford, recuperada a través de hotcars.com

Una de las carreras armamentistas más destacadas en la impresión 3D es la velocidad de impresión. Si bien ciertos competidores han dejado las impresoras 3D FFF / FDM en el polvo, los nuevos desarrollos le están dando un enorme impulso de potencia. La versión más reciente es el sistema de impresión de alta velocidad FastFFF del MIT. La prestigiosa universidad presenta una vez más una nueva innovación de impresión 3D, esta vez revisando el proceso FFF y dándole nueva vida para velocidades, flujos y tasas de fusión más altas.

La impresora FastFFF supuestamente puede asumir una impresora 3D comercial de € 100,000 en una prueba de velocidad. Según se informa, el método de extrusión es de siete a 10 veces más rápido que el FFF tradicional, con 127 centímetros cúbicos por hora. Aún más impresionante, el equipo de investigación lo construyó por € 15,000. Si bien no estará disponible comercialmente en el corto plazo, la tecnología podría hacer que otras empresas tomen nota. La calidad, aunque no es perfecta, sigue siendo impresionante teniendo en cuenta las velocidades que alcanza la máquina.

La funcionalidad de la impresora es similar a la FFF tradicional pero con algunos cambios notables en los mecanismos. Mientras que tradicionalmente los impresores usan una rueda loca y un engranaje impulsor con dientes que muerden el filamento y lo empujan a través de él mientras gira el engranaje, los profesores Jamison Go y John Hart decidieron tomar otra dirección. FastFFF usa hilo del filamento y lo pasa a través de una tuerca roscada. Como resultado, un motor hace girar la tuerca y el filamento pasa.

Del mismo modo, los rodillos anti-torsión evitan que el filamento se retuerza cuando gira la tuerca. Por lo tanto, el proceso de extrusión no solo es más rápido sino también más preciso en comparación con la configuración típica del engranaje impulsor.

Llevando FFF al siguiente nivel

El siguiente problema que el equipo quería abordar era el de calentar el filamento lo suficientemente rápido como para derretirlo. Utilizaron una cámara de cuarzo revestida con reflectores de oro para precalentar el filamento con un láser a medida que pasa. La cámara proporciona un excelente entorno para hacer rebotar los láseres y calentar el filamento antes de que entre en el bloque de calentamiento real.

FastFFF también utiliza un sistema de pórtico paralelo servoaccionado que mueve con precisión el cabezal de impresión a altas velocidades. Esto reduce los batidos y ondulaciones asociados con el proceso tradicional. El uso de un bastidor de alta resistencia y motores de alta potencia resuelve todos los problemas de movimiento.

El equipo busca mejorar la impresora de muchas formas antes de que haga su debut como es debido. Es probable que una de las mejoras tenga que estar en el ámbito de la calidad de impresión. Incluso están experimentando con la impresión de celulosa, por lo que quizás también busquen materiales y versatilidad. En este momento, la impresora presenta un potencial paso adelante para FFF / FDM como método de producción.

Imagen destacada y video cortesía de MIT.

La nave espacial Cygnus de Northrup Grumman se dirigió recientemente a la estación espacial internacional con una carga muy importante. La nave lleva equipos cruciales para la exploración en toneladas de campos, incluida la fabricación aditiva en el espacio exterior. Para sus experimentos de impresión 3D, la ISS empleará el uso de la combinación de impresora 3D y reciclador Refabricator. Si todo va bien, el Refabricador demostrará cómo crear filamentos de alta calidad a partir de desechos espaciales, reduciendo las necesidades de carga para la exploración espacial y permitiendo herramientas y piezas reutilizables.

La misión del contrato de Servicios de reabastecimiento comercial del 14 de noviembre respaldó docenas de investigaciones nuevas y existentes. La nave espacial Northrop Grumman subió con 7,400 libras de carga con todo tipo de equipo. Por ejemplo, las Expediciones 57 y 58 contribuyeron a 250 estudios científicos y de investigación que incluyen estudios sobre impresión 3D y reciclaje en el espacio junto con experimentos relacionados con la creación de cuerpos celestes utilizando polvo de estrellas.

Refabricator es la primera impresora y recicladora 3D integrada en una máquina fácil de usar. Como se puede imaginar, la escasez de recursos en las condiciones del espacio exterior requiere algunas soluciones inventivas como esta. La impresora recicla y procesa el plástico a bordo, incluidas las piezas previamente impresas, y las convierte en herramientas y piezas cruciales bajo demanda.

Impresión 3D y experimentación a bordo de la ISS

La NASA afirma: “ Esta tecnología podría permitir la fabricación, reparación y reciclaje sostenibles y de ciclo cerrado en misiones espaciales de larga duración, y reducir en gran medida la necesidad de lanzar continuamente grandes suministros de nuevos materiales y piezas para reparaciones y mantenimiento. »

La NASA originalmente otorgó un contrato de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas valorado a Tethers Unlimited Inc. para construir el sistema de reciclaje. El Refabricador se encuentra todavía en la etapa de experimentación, pero confían en su éxito.

Aparte de los experimentos en impresión 3D, el laboratorio de la ISS también estudiará investigaciones biológicas y cosmológicas. Todos estos experimentos proporcionan toneladas de innovaciones y descubrimientos que influyen, no solo en nuestra exploración en el espacio, sino también en nuestras vidas en la Tierra. Esto incluye investigación sobre la enfermedad de Parkinson y también simulaciones de la formación del sistema solar temprano. De manera similar, al igual que con muchos otros experimentos del espacio exterior, la investigación sobre el reciclaje y la impresión puede proporcionar información crucial sobre la formación de impresiones que también podemos aplicar aquí en la Tierra.

Imagen destacada cortesía de NASA.

Debido a sus propiedades intrínsecas, los científicos de todo el mundo se están apresurando a derivar nuevos tipos de objetos a partir del grafeno. La creación de grafeno es un proceso complejo y costoso y solo da como resultado pequeños volúmenes. Aún así, las combinaciones con otras sustancias brindan a los investigadores muchas vías para materiales con propiedades únicas. Caso en cuestión: el nuevo compuesto de grafeno de algas marinas de la Universidad de Brown , que forma un material inteligente más fuerte que el acero.

En realidad, el artículo de investigación trata de solucionar el problema de la fragilidad en los hidrogeles mediante la adición de hojas de óxido de grafeno. Como resultado de estos experimentos, los investigadores encontraron que la adición de nanohojas GO puede hacer que cualquier material sea más rígido o más blando en respuesta a diferentes tratamientos químicos, permitiendo que las sustancias reaccionen a su entorno en tiempo real. El material que los investigadores derivan de las algas se llama alginato. Forma una mezcla que repele los aceites y, una vez sometida a estereolitografía, se vuelve más dura que el acero.

“ Un factor limitante en el uso de hidrogeles de alginato es que son muy frágiles, tienden a desmoronarse bajo carga mecánica o en soluciones bajas en sal ”, dijo Thomas Valentin, Ph.D. estudiante de la Escuela de Ingeniería de Brown. » Lo que mostramos es [que] al incluir nanohojas de óxido de grafeno, podemos hacer que estas estructuras sean mucho más robustas «.

Impresión de óxido de alginato-grafeno

La rigidez adicional permitió a los investigadores imprimir estructuras que tenían voladizos significativos. Una mezcla de alginato por sí sola lo habría dificultado debido a su fragilidad. Además, a pesar del aumento de la rigidez, el alginato-GO conservó su capacidad de reaccionar a los estímulos externos de forma muy similar a como lo hace el alginato por sí solo. Los investigadores demostraron que, al bañar los materiales en sustancias químicas que eliminan sus iones, la mezcla se hincha y se vuelve mucho más blanda.

Los materiales recuperan la rigidez al restaurar sus iones mediante la exposición a sales iónicas. Los experimentos mostraron que la rigidez de los materiales se podía ajustar en un factor de 500 variando su entorno iónico externo. Esto le confiere también una especie de aspecto de impresión 4D, ya que puede reaccionar a diversos estímulos y, por tanto, asumir nuevos propósitos al alterar su rigidez.

Anteriormente, un equipo de científicos creó otra mezcla derivable de grafeno y algas marinas para procesos de filtrado de agua. Este proyecto dio un gran uso a las capacidades iónicas de un compuesto similar de alginato, hierro y GO a base de algas. La resistencia del material y su capacidad para bloquear aceites y metales lo hacen ideal para la limpieza del océano. El compuesto de algas marinas de grafeno tiene muchas otras aplicaciones potenciales considerando todos sus rasgos como la conductividad y la rigidez. No podemos esperar a ver qué nuevas aplicaciones descubren los investigadores a continuación.

Imagen destacada cortesía de Brown University.