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Kai von Petersdorff-Campen, estudiante de doctorado en el Departamento de Ingeniería Mecánica y de Procesos de ETH Zürich , acaba de desarrollar un método que ellos denominan “Impresión de imanes integrados”. El método se basa en la impresión FFF / FDM utilizando filamento de impresora 3D magnético.

Petersdorff-Campen mostró las capacidades de la técnica al crear un prototipo de bomba cardíaca. El proceso también recibió el primer premio de creación de prototipos de la Sociedad Estadounidense de Órganos Internos Artificiales (ASAIO). Sin embargo, enfatiza que crear una buena bomba cardíaca no era el objetivo final real, sino desarrollarlo en un solo flujo de trabajo. Además, muchos consideran que el material magnético no es adecuado para tales implantes médicos.

Incluso Petersdorff-Campen afirma que no sería una buena idea. Independientemente, el método aún está en su infancia, pero es bastante prometedor que los investigadores puedan crear algo tan complejo como una bomba cardíaca en un solo paso. Como logro mecánico, es bastante prometedor.

Creando filamento magnético

El método imprime imanes directamente en el filamento, combinando polvo magnético y plástico en una sola hebra. La boquilla deposita automáticamente la forma generada por computadora junto con sus diversos componentes. A continuación, las piezas impresas se magnetizan en un campo externo. Cuanto más polvo magnético agregan los investigadores a la mezcla de granulado, más fuerte es el imán. Sin embargo, todavía debe haber un equilibrio adecuado, ya que esto da como resultado un filamento más frágil en general.

“ Probamos varios plásticos y mezclas hasta que los filamentos eran lo suficientemente flexibles para imprimir pero aún tenían suficiente fuerza magnética ”, dijo Petersdorff-Campen. “ Algunas personas ya están preguntando dónde pueden pedir el material. Ese no era mi enfoque, simplemente quería mostrar el principio «.

El método está todavía en sus inicios y tiene algunas deficiencias que resolver. La bomba cardíaca de plástico, por ejemplo, tardó 15 horas en completarse. El método realmente brillará en el ámbito de la producción de componentes electrónicos y automotrices. A partir de ahora, los materiales pueden necesitar ajustes y refinamientos para producir mejores velocidades y funcionalidades. Las posibilidades de los filamentos magnéticos abren las puertas a industrias completamente nuevas.

Obtenga más información sobre la investigación aquí , en el estudio «Impresión 3D de ensamblajes funcionales con imanes unidos con polímeros integrados demostrada con un prototipo de bomba de sangre rotativa». Los autores incluyen a Kai von Petersdorff-Campen, Yannick Hauswirth, Julia Carpenter, Andreas Hagmann, Stefan Boës, Marianne Schmid Daners, Dirk Penner y Mirko Meboldt.

Imagen y video destacados cortesía de ETH Zurich.

Canadá ha legalizado bastante recientemente la marihuana, pero tuvo un efecto secundario imprevisto. Muchos canadienses se quejaron de que el embalaje del producto era voluminoso y excesivo, con todo tipo de piezas innecesarias. Sin embargo, ahora Jake Boudreau , fundador de Kindness3D, está buscando tomar estos desechos y convertirlos en prótesis para niños.

» Nos dimos cuenta de que había una cantidad obscena de desperdicio «, dijo Boudreau a CBC Radio. “ A mí me pareció un desperdicio increíble. De hecho, fue frustrante para mí como consumidor. »

Las tapas para marihuana son parcialmente no reciclables y son voluminosas. Esto se debe a las pautas de Health Canada que establecen que los envases de marihuana deben ser a prueba de manipulaciones, a prueba de niños y evitar la contaminación. El empaque de marihuana legal canadiense para cuatro gramos de hierba contiene dos paquetes de plástico, dos cajas de cartón y una carcasa de plástico transparente, todo dentro de una bolsa de papel marrón. Eso es mucho plástico, por lo que Jake Boudreau pensó que se le daría un mejor uso reprocesado para la impresión 3D.

Y así, Boudreau se propuso hacer algo útil con los excesos de la industria de la marihuana. Utilizando otros plásticos, Kindness3D ya ha producido una prótesis de mano para una mujer en Brasil y una más para una niña en Costa Rica . También están trabajando en un brazo para un niño de cuatro años en California.

Envases de reciclaje

Según la empresa:

Kindness3D es un proyecto que conecta con usuarios de todo el mundo que necesitan desesperadamente miembros artificiales. Utilizamos tecnología de impresión 3D de vanguardia y desarrollamos productos de alta calidad que luego se escalan al destinatario y se envían a todo el mundo .

La empresa toma el plástico y luego usa una trituración de papel modificado para cortar las tapas en trozos más pequeños para que las imprentas puedan procesarlos correctamente. Obviamente, esto también implica recolectar muchos de los envases desechados. Como resultado, pidieron ayuda a la ciudad de Nueva Escocia a través de una petición.

“ Pedimos a la gente de Nueva Escocia que nos apoye y deje de lado las tapas de plástico de las compras de cannabis para que podamos usarlas para construir una extremidad artificial para alguien que lo necesite ”, escribe la compañía en su página change.org .

Imagen destacada cortesía de Kindness3D, recuperada a través de su página change.org.

Investigadores holandeses de la Universidad de Twente han inventado una nueva forma de fabricación aditiva de metales que permite que un aparato láser imprima partículas de oro puro. La nueva técnica, que han denominado LIFT (transferencia directa inducida por láser), utiliza pulsos de láser verde ultracortos para fundir pequeños trozos de metal de una película de nanoespesor.

Además de ser un medio importante para imprimir oro puro, el proceso también permite una resolución inmensa. Los investigadores depositaron gotitas de metal que eran meros femtolitros (una billonésima parte de un litro). Esta capacidad de procesar gotas precisas permite la construcción cuidadosa de materiales de solo decenas de micrones de altura. Por lo tanto, puede producir impresiones detalladas de menos de 10 µm al tiempo que minimiza la rugosidad de la superficie. Además, los investigadores no informaron signos de mezcla entre los metales.

Transferencia directa inducida por láser

Durante el proceso LIFT, los pulsos de láser verde derriten pequeños trozos de metal de una película de nano espesor. Esto forma microgotas de metal fundido, que cuando se expulsan a sus objetivos, se solidifican al aterrizar. Esto ayuda a formar las partículas de oro puro en volúmenes controlables y altas resoluciones. Los investigadores lograron construir una microestructura helicoidal utilizando cobre y oro. Dado que tienen puntos de fusión similares, los metales son bastante compatibles para el proceso. El cobre sirvió como una ‘caja’ de soporte mecánico en la que se puede formar el oro. Estos pasos completan el proceso LIFT, sin embargo, los investigadores aún no habían terminado.

Al completar la estructura, comenzaron a grabarla químicamente en cloro férrico para eliminar por completo el andamio de cobre. Al hacerlo, dejan un compuesto de hélice independiente en oro puro.

Esta combinación de procesos permite algunas posibilidades novedosas en dispositivos electrónicos y de comunicación. Es especialmente notable debido a cómo puede usar metales separados simultáneamente, evitando mezclarlos. Esta aplicación multimaterial podría resultar muy útil a nivel industrial.

Imagen destacada cortesía de la Universidad de Twente. El estudio completo está disponible en Science Direct.

Uno de los problemas centrales de la reparación de vasos y tejidos cardíacos complejos es el de conseguir que las piezas de repuesto se comporten como si fueran reales. Tomemos como ejemplo la enfermedad cardíaca: el endurecimiento de los vasos sanguíneos presenta un problema que dificulta su reemplazo. Es por eso que un equipo de investigadores de la Universidad de Colorado en Boulder está utilizando la impresión 3D como un medio para producir vasos sanguíneos artificiales con control de rigidez programable . Como resultado, han podido imitar con precisión el flujo de sangre y oxígeno presentes en el cuerpo humano.

La investigación utiliza un control programable y detallado sobre la rigidez lograda a través de capas elaboradas. A través del método, los investigadores pueden imprimir objetos con la misma forma, tamaño y materiales mientras muestran rigideces variables. Los investigadores imprimieron estos elementos con una impresora de escritorio de alta resolución (los biomateriales eran tan pequeños como 10 micrones). La clave es controlar la migración de oxígeno y, al mismo tiempo, gestionar la flexibilidad y el tamaño.

» Este es un desarrollo profundo y un primer paso alentador hacia nuestro objetivo de crear estructuras que funcionen como debería funcionar una célula sana «, dijo Xiaobo Yin, profesor asociado de ingeniería mecánica de CU y autor principal del estudio. » La idea era agregar propiedades mecánicas independientes a las estructuras 3D que pueden imitar el tejido natural del cuerpo «.

Aplicaciones médicas

Esta tecnología permite a los investigadores crear microestructuras personalizables para los modelos de enfermedad de cualquier paciente. Los investigadores lo demostraron imprimiendo varios modelos con control de rigidez programable. El nivel de control es cortesía de variar la rigidez de la varilla como se muestra en la imagen de arriba. Esto crea elementos que muestran un nivel de flexibilidad sin alterar sus otras propiedades. Las impresiones vienen en 3 combinaciones: blanda / blanda, dura / blanda y dura / dura (de izquierda a derecha en la imagen).

» El desafío es crear una escala aún más fina para las reacciones químicas «, dijo Yin. “ Pero vemos una gran oportunidad por delante para esta tecnología y el potencial para la fabricación de tejidos artificiales. »

La investigación podría conducir a muchas mejoras potenciales en cardiología. Tiene un potencial particular para resolver los problemas asociados con la hipertensión y el endurecimiento de los vasos. Al igual que con muchas otras formas de impresión 3D médica, el mayor beneficio es la atención específica al paciente que brinda. Los médicos podrían alterar el proceso, el tamaño y la rigidez para cada paciente diferente. Si bien la investigación aún es joven, también tiene un inmenso potencial para crear bioestructuras médicas. Quizás también pueda resultar útil para nanomáquinas simplistas en el futuro.

Imagen destacada cortesía de la Universidad de Colorado.

Iro3D causó un gran revuelo hace unos meses cuando anunciaron su impresora 3D de metal de € 5,000 . Si bien € 5,000 puede parecer bastante elevado, es muy barato para una impresora de metal. Ahora, Iro3D acaba de anunciar que ya han enviado bastantes de sus nuevas máquinas. Con un movimiento hacia el envío internacional, la tecnología de metal SPD de la compañía acaba de hacer su primera incursión en el escenario mundial.

La compañía también ha aclarado ciertas especificaciones para la impresora y el proceso de impresión de metal SPD. Tiene un volumen de construcción de 300 x 300 x 100 mm y los polvos de soporte cuestan € 5 por libra. Los materiales imprimibles son: acero con alto contenido de carbono, cobre-hierro, cobre-níquel, acero dulce, cobre-plata, cobre-oro, plata-oro, oro-níquel y plata-níquel.

Tecnología de deposición selectiva de polvo

Como informamos anteriormente: la impresora utiliza un proceso de varios pasos que requiere la producción de un crisol a partir de arena y polvos metálicos. Los usuarios deben luego procesar este crisol en el producto final. Cuenta con una resolución de capa de 0,3 mm y tiene un vertedor de 1 mm.

Hay aproximadamente un 2% de distorsión de la forma cuando se hornea en un crisol de acero inoxidable, debido a la expansión térmica horizontal que sufren los crisoles. Aunque, los usuarios pueden mitigar esto con crisoles de cerámica.

En lo que respecta al posprocesamiento, Iro3D afirma que “ después de llenar el crisol con los polvos, sería necesario hornearlo en un horno. Para acero con alto contenido de carbono, la temperatura es de 1250 ° C, el tiempo de mantenimiento es de 3 horas. Para cobre-hierro y cobre-níquel, la temperatura es de 1184 ° C, el tiempo de mantenimiento es de 2 horas. ”En el interior del horno, el metal de aportación se funde y el polvo de metal lo absorbe por capilaridad.

La acción capilar crea una fuerza adhesiva para dominar la fuerza cohesiva y crear una atracción entre las partículas de metal líquido y el metal en polvo. En consecuencia, el metal líquido llena los espacios entre las partículas en polvo y las lleva a la misma temperatura para formar una especie de aleación eutéctica. Esta es una de las razones por las que se utilizó arena, ya que es tan diferente al polvo metálico que no puede sufrir una acción capilar.

Una de las desventajas es que el proceso puede ser un poco lento. También requiere el horno que puede costar bastante (completamente nuevo puede ser uno por € 1,000). Iro3D tampoco vende sus propios consumibles y materiales de impresión, que los usuarios pueden adquirir de terceros.

Imagen destacada cortesía de Iro3D.