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Fuera de las maravillas modernas del mundo científico, ninguna es posiblemente más icónica que el Gran Colisionador de Hadrones del CERN . El enorme complejo tiene una longitud de 27 kilómetros, lo que lo convierte en la máquina individual más grande del planeta. Lamentablemente, esto significa que las reparaciones pueden ser una tarea onerosa. Afortunadamente, los investigadores ahora buscan aliviar sus problemas de reparación con la impresión 3D.

En una nueva serie de pruebas, los científicos han estado utilizando monitores de posición del haz (BPM) impresos en 3D y los resultados han demostrado que los componentes son compatibles con las condiciones de vacío ultra alto. El propósito de la investigación, en este punto, era demostrar que podían simplificar enormemente los diseños de los componentes del acelerador de partículas.

El proceso i3D, como lo llaman, les permite optimizar el diseño y hacer formas complejas que antes no se pensaban. Por tanto, estas formas pueden ayudar a mejorar la durabilidad general y la resistencia a los cambios de presión con materiales mínimos.

Optimización del LHC

Los investigadores utilizaron un software de optimización de topología. Les permitió alterar en gran medida la brida del BPM para reducir el peso del componente general en aproximadamente un 40%. La estructura exigía un medio de impresión 3D no tradicional que no utilizara soportes. Para lograr esto, hicieron el BPM con un eje de haz vertical y un cono agregado debajo del paso eléctrico.

“ Una de las dificultades de la fabricación de BPM por medios tradicionales fueron las delgadas líneas de banda cilíndricas: para tener la relación correcta entre el diámetro del cuerpo y el diámetro de los electrodos, los electrodos debían tener menos de 2 mm de espesor, pero se intenta hacerlo con métodos de fabricación tradicionales. el uso de un torno falló porque era demasiado delgado ” , afirman los investigadores. “ Los mismos electrodos con un espesor de 2 mm fueron fabricados sin ninguna dificultad por i3D. »

Imprimieron en 3D la pieza en 36 horas y tardaron una semana en completar el intercambio de archivos, el envío y la fabricación. Esta fue una gran mejora en las habituales 4 a 6 semanas que se necesitan para fabricarlo con la fabricación tradicional. Como era de esperar, también terminaron ahorrando costos en todo el proceso.

A continuación, los investigadores realizarán mediciones con cables estirados. Una vez que se han realizado las mediciones, pueden probar el BPM impreso en 3D junto con dos BPM fabricados tradicionalmente en el fotoinyector PHIL. Estos resultados iluminarán muchos aspectos del proceso y pueden convertirse en una parte estándar del acelerador de partículas.

Imagen destacada cortesía del CERN.

Velo3D ha lanzado recientemente su impresora 3D de metal más nueva con su tecnología registrada Sapphire System. El sistema Sapphire emplea un proceso de fusión por lecho de polvo láser que utiliza polvos inconel 718 y titanio 6al-4v para su procesamiento. La empresa promociona la capacidad del sistema para crear estructuras con diseños geométricos complejos “ alguna vez considerados imposibles ”.

La impresora utiliza el proceso de fusión inteligente de Velo3D que incorpora simulación de procesos, predicción de rendimiento y procesamiento de control de circuito cerrado. Esto permite un proceso de impresión completo y preciso que también utiliza menos soportes en ángulos más complicados. La compañía demuestra esto con sus impresiones de anillos de estator , mostrando cómo el sistema maneja superficies de ángulo bajo.

Otra forma en que el sistema mejora las aplicaciones de impresión de metales es con el uso de un software de corrección de deformaciones. El software calcula la deformación, que luego compensa deformando previamente la geometría original de tal manera que la pieza final sea dimensionalmente correcta. Las piezas corregidas previamente se ajustan mejor al software CAD original que sus contrapartes tradicionales.

Características del sistema Sapphire

El sistema Sapphire tiene un gran eje z de 315 mm y una envolvente de construcción de 400 mm. Alberga un sistema láser dual de 1kW con un tamaño mínimo de característica y un espesor de pared por debajo de 250 micrones y un acabado de superficie por debajo de 3 micrones. El sistema Sapphire también permite ángulos de hasta 5 ° sin necesidad de estructuras de soporte con diámetros internos grandes sin soporte de 40 mm.

Del mismo modo, el lado del software del sistema Sapphire también tiene mucho que ofrecer en términos de facilidad de uso. El módulo de automatización permite el cambio de construcción sin la participación del usuario en 15 minutos. La solución de gestión de polvo de hoja perenne permite el cambio automático y el desembalaje fuera de línea. La empresa también se asegura de que cada compilación incluya un informe completo de Intelligent Fusion que proporciona información del sistema y datos de metrología.

Si bien la compañía solo ha declarado que funciona con inconel y titanio, no está claro si planean agregar más materiales a la cartera de este sistema en particular. Independientemente, han optimizado el sistema Sapphire para estos dos metales con bastantes características. Uno es el control de la masa fundida de circuito cerrado, que mejora la consistencia de la pieza. Afirman que el sistema reduce el costo de las piezas a la mitad de las tarifas del método tradicional.

Imagen y video destacados cortesía de Velo3D, recuperados a través de su sitio web.

La impresión 4D está haciendo olas con sus estructuras programáticas y sus reacciones a los estímulos. Esto abre muchas aplicaciones para muchos productos, como estructuras plegables y autoensamblables. Lamentablemente, uno de los problemas actuales que enfrenta la impresión 4D es la falta de materiales. Para remediar esto, los investigadores de la City University of Hong Kong están presentando sus cerámicas impresas en 4D que consisten en una mezcla de polímeros y nanopartículas cerámicas para una impresión cerámica que se puede estirar y reformar.

Inicialmente, el equipo comenzó con una versión imprimible en 3D estirada de los objetos que querían desarrollar. Estos precursores originales sirvieron como buenos puntos iniciales que podrían estirarse hasta 3 veces su tamaño original. Como muchos objetos elásticos, podrían volver a su forma original una vez liberados. A continuación, el equipo colocó estas impresiones minuciosamente probadas para el tratamiento térmico, convirtiéndolas en cerámica.

“ Todo el proceso parece simple, pero no lo es ”, dijo el profesor Lu Jian, el ingeniero mecánico que dirigió la investigación. “ Desde la fabricación de la tinta hasta el desarrollo del sistema de impresión, probamos muchas veces y diferentes métodos. Al igual que exprimir la formación de hielo en un pastel, hay muchos factores que pueden afectar el resultado, que van desde el tipo de crema y el tamaño de la boquilla, hasta la velocidad y fuerza de exprimido, y la temperatura. »

Nanopartículas de cerámica impresas en 4D

Uno de los principales problemas de las cerámicas de impresión 4D es el de los altos puntos de fusión, que las hacen difíciles de deformar. Si bien los plásticos son más fáciles de moldear y contorsionar a un nivel micro, la cerámica puede resultar complicada. El equipo tardó más de dos años y medio en superar las limitaciones de los materiales existentes y desarrollar su sistema de impresión cerámica 4D.

Los investigadores pasaron por dos procesos de configuración diferentes en su estudio. En el primero, imprimieron en 3D los precursores cerámicos junto con el sustrato utilizando tinta novedosa. Estiraron el sustrato usando un dispositivo de estiramiento biaxial. Luego, imprimieron las juntas para conectar los precursores y colocaron el resultado sobre el sustrato estirado. Con el control digital del tiempo y la liberación del sustrato estirado, los materiales se transformaron en la forma que pretendían.

En el segundo proceso, imprimieron el patrón de diseño directamente sobre el precursor de cerámica estirado. Luego se lanzó bajo el control de la programación de computadoras y se sometió al proceso de autotransformación como la versión anterior.

Los investigadores creen que puede tener implicaciones masivas en la forma en que diseñamos componentes electromagnéticos. Ciertas piezas no se adaptan bien a las estructuras metálicas, lo que provoca interferencias magnéticas, por lo que los diseñadores suelen utilizar cerámica en su lugar. De manera similar, podría ser excelente para producir componentes de alta temperatura que cambian de forma en aplicaciones aeroespaciales.

Imagen destacada cortesía de City University of Hong Kong.

La impresión 3D está proporcionando a los diseñadores de moda una gama de herramientas con las que antes solo podían haber soñado. Proyectos como Sharecloth están cambiando la industria. Entran Alexis Walsh y Justin Hattendorf, colaborando juntos para fusionar la simulación digital, la impresión 3D y la artesanía tradicional.

Walsh lleva mucho tiempo experimentando con la impresión 3D, lo que le permite explorar sus intereses en diseños únicos para llevar con formas estructurales rígidas. Tanto ella como Hattendorf trabajaron juntos para desarrollar una nueva aplicación que ayudó a desarrollar los modelos digitales. Sin embargo, la aplicación nunca tuvo la intención de hacer todo el trabajo, sino que proporcionó una base para el trabajo manual tradicional. La aplicación generó modelos digitales complejos y precisos que luego pudieron agregar con métodos artesanales intuitivos.

Una vez que se completa el hardware básico, los diseñadores unen manualmente hilos de latón en las prendas. Diseñaron los tachuelas de acuerdo con los patrones de sastrería aplanados de las prendas. A Walsh se le ocurrió un montón de prendas de vestir diferentes, que incluían un abrigo, un chaleco, pantalones y un vestido.

Los tachuelas con púas complementan aún más la curvatura de los pantalones. Las formas de diamante en el vestido guían el drapeado de la tela y los hombros hacen uso de herrajes adicionales para mejorar la estructura y la estética. El abrigo utiliza elementos densos y fracturados para cubrir ergonómicamente a lo largo del cuerpo. El hardware del bolso de mano actúa como un asa para que el usuario agarre el bolso.

La serie Apex recuerda mucho a la piel de reptil debido a las muchas puntas y placas diminutas que se exhiben.

El desfile de moda 3D

Walsh debutó con sus nuevos hilos en el desfile de pasarela Platform Fashion x Lexus 3D Fashion presentado por Lexus Alemania en Dusseldorf, Alemania. El espectáculo estuvo dedicado a las posibilidades de moda de la tecnología de fabricación aditiva. Si bien Alexis Walsh mostró las posibilidades de la artesanía y la simulación, otros miembros también tenían conceptos novedosos para presentar .

Del mismo modo, Maartje Dijkstra de los Países Bajos se centró en la tecnología como tema principal de su línea de ropa. Sus diseños y disfraces salvajes combinan sensibilidades de alta costura y ciencia ficción. Mientras tanto, Heidi Lee se especializa en unos tocados bastante locos. Su trabajo ha estado en exhibición con artistas como Lady Gaga y Madonna. Para su obra más famosa, «The Endless Echo Hat», la artista reprodujo su rostro con la ayuda de una impresora 3D.

La impresión 3D estuvo a la vista en el evento. Es fascinante ver todas las formas en que muchos artistas implementaron la tecnología y le dieron su propio toque. El desfile de moda se convirtió en una plataforma para las tecnologías futuras y presentó la impresión 3D desde una perspectiva más práctica. Si bien la adopción en el mundo de la ropa aún está lejos, la moda de alto concepto ciertamente parece divertirse con la fabricación aditiva.

Imágenes destacadas cortesía de Alexis Walsh, fotografía de Heather Leigh Cullum.

Fundado por el profesor de matemáticas Michael Laufer en 2020, el colectivo Four Thieves Vinegar se ha propuesto proporcionar alternativas económicas a varios medicamentos importantes. Han proporcionado maravillosas soluciones de código abierto para todo tipo de productos médicos , como medicamentos descargables y dispositivos imprimibles. De acuerdo con esta misión, el grupo ha presentado su reactor químico de bricolaje para crear medicamentos.

Llaman al dispositivo Apothecary Micro Lab. Los usuarios pueden crearlo con piezas listas para usar y componentes impresos en 3D. Básicamente, consiste en un pequeño frasco de vidrio dentro de un frasco de vidrio más grande, con una tapa impresa en 3D que permite que los materiales fluyan entre ellos. Luego, los usuarios agregan un motor paso a paso, una bomba de jeringa y un acoplador junto con un triturador de eje conectado con mangueras de plástico. Aparte de los tarros de cristal, las piezas se pueden imprimir en 3D.

Además, el colectivo Four Thieves Vinegar ha logrado que toda la configuración esté automatizada por computadora. El laboratorio de reactores químicos de bricolaje puede permitir la creación de medicamentos a partir de componentes básicos mucho más baratos. Hasta ahora, el grupo ha sido capaz de sintetizar un puñado de medicamentos. Estos incluyen naloxona (utilizada para prevenir sobredosis de opiáceos), Daraprim (trata infecciones en personas con VIH), Cabotegravir (un medicamento preventivo contra el VIH) y mifepristona y misoprostol (utilizados para ayudar a inducir el aborto farmacéutico). A partir de ahora, solo han publicado una de las 5 recetas con más seguro que vendrán.

Medicina DIY

El grupo ha mostrado anteriormente cómo hacer EpiPens caseros mucho más baratos que solo costaban un 5% del precio de las versiones de marca. Este es el eje principal de su trabajo: la idea de poner la salud en manos de las personas. El grupo tiene una misión explícitamente anarquista:

“La gente está privada de sus derechos de acceso a la medicina por varias razones. Para sortearlos, hemos desarrollado una forma para que las personas fabriquen sus propios medicamentos. »

El grupo también ha consultado a expertos médicos para determinar las mejores formas de producir medicamentos sin efectos secundarios dañinos. Aunque, no están del todo claros. La naturaleza de su operación a menudo significa que podrían estar violando las leyes de derechos de autor de las compañías farmacéuticas.

El colectivo no está demasiado preocupado con esto diciendo: “ Si las opciones que se le presentan son morir, porque no puede pagar los medicamentos o violar un derecho de autor, ¿cuál elegiría? »

Imágenes destacadas cortesía de Four Thieves Vinegar Collective.