Investigadores de Harvard desarrollan una impresora 3D multiboquilla que puede cambiar entre 8 tintas

La impresora Multinozzle 3D permite nuevas aplicaciones

Es posible que sepas que la mayoría de las impresoras 3D comerciales basadas en la extrusión sólo son capaces de construir objetos a partir de un solo material a la vez. Y cuando permiten el uso de múltiples materiales y colores, el proceso es lento. Investigadores del Harvard Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering y de la John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) han desarrollado una nueva técnica llamada impresión 3D multiboquilla multimaterial (MM3D). Según los investigadores, esta técnica permite a un solo cabezal de impresión cambiar entre múltiples materiales diferentes, hasta 50 veces por segundo. ¿Qué aporta esta impresora 3D multiboquilla a la industria de AM?

Esta técnica utiliza válvulas de presión de alta velocidad para lograr una conmutación rápida, continua y sin fisuras, ya que puede conmutar hasta 50 veces en un segundo. Además, el cabezal de impresión puede cambiar entre 8 materiales de impresión diferentes. Los investigadores explicaron que el cabezal de impresión desarrollado puede ir desde una sola boquilla hasta grandes conjuntos de multiboquillas, que también se imprimieron en 3D para permitir su rápida personalización.

El desarrollador Mark Skylar-Scott, Ph.D., investigador asociado en el Instituto Wyss, desarrolla los beneficios de esta nueva técnica: «Cuando se imprime un objeto con una impresora 3D convencional basada en la extrusión, el tiempo necesario para imprimirlo es de una escala cúbica con la longitud del objeto, ya que la boquilla de impresión tiene que moverse en tres dimensiones en lugar de una sola. La combinación de MM3D de matrices de multiboquillas con la capacidad de cambiar entre múltiples tintas elimina rápidamente el tiempo perdido en el cambio de cabezales de impresión y ayuda a reducir la ley de escalado de cúbico a lineal, de modo que se pueden imprimir objetos 3D periódicos y multimateriales mucho más rápidamente».

En el interior del cabezal de impresión, varios canales de tinta se unen en una sola boquilla de salida. Los investigadores calcularon con precisión la forma de la boquilla, la presión de impresión y la viscosidad de la tinta necesaria para que cuando se aplica presión en uno de los brazos de la unión (como se ve en la imagen de abajo), la tinta que fluye hacia abajo a través de ese brazo no cause que la tinta estática en el otro brazo fluya hacia atrás. En resumen, esto evita que las tintas se mezclen. Además, la longitud de los canales de impresión se puede ajustar para garantizar que los materiales con diferentes viscosidades, por ejemplo, (por lo tanto, fluyen más rápida o lentamente que otras tintas) fluyan al mismo ritmo.

En términos de aplicaciones, esta técnica de impresión puede utilizar materiales reactivos como epoxis, siliconas y biointintas. El primer autor, el Dr. Jochen Mueller, investigador del Instituto Wyss y de SEAS, explica: «También se pueden integrar fácilmente materiales con propiedades dispares para crear arquitecturas parecidas a las de origami o robots blandos que contienen elementos rígidos y flexibles». El equipo de investigadores también experimentó con su técnica imprimiendo en 3D un robot blando compuesto de elastómeros rígidos y blandos en un patrón milipédico. Gracias a los canales neumáticos incorporados, el robot podía moverse a casi media pulgada por segundo mientras llevaba una carga ocho veces su propio peso, y podía conectarse a otros robots para llevar cargas más pesadas.

El director fundador de Wyss, Donald Ingber, M.D., Ph.D., concluye: «La impresión en 3D está revolucionando la industria manufacturera al permitir a la gente crear sin la necesidad de maquinaria y materias primas costosas, y este nuevo avance promete mejorar drásticamente el ritmo de la innovación en esta apasionante área».

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