Materiales inteligentes y la impresión 3D

Explorando las posibilidades de nuevos materiales, el Centro de Materiales de Brightlands, una instalación de I+D con sede en los Países Bajos, ha iniciado un proyecto de colaboración de cuatro años para desarrollar nuevos materiales poliméricos para su uso en la impresión 3D y 4D.

La impresión 4D es un término cada vez más popular entre las empresas que buscan describir cómo una impresión 3D puede cambiar su forma con el tiempo.

Materiales para impresión 3D y 4D

Este proyecto se centrará en polímeros únicos y dinámicos, como los vitrificantes que demuestran propiedades inusuales como la autocuración, para dar lugar a nuevas aplicaciones basadas en la ciencia con fabricación aditiva.

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Entre los socios de este proyecto se encuentran la Universidad Tecnológica de Eindhoven (TU/e), la Universidad de Maastricht (UM), DSM, una empresa de soluciones basadas en la ciencia y Xilloc Medical, especialista en implantes médicos fabricados con impresión 3D.

Materiales poliméricos dinámicos.

Impresión 4D y materiales inteligentes

Con propiedades como la elasticidad sintonizable o de alta elasticidad, la capacidad de respuesta a los campos magnéticos y la reversibilidad estructural, los materiales inteligentes han ayudado a producir el elastómero impreso en 3D más elástico del mundo, así como una tinta inteligente retráctil que permite que los objetos cambien de tamaño y color a través de una reacción a estímulos externos.

Robot submarino fabricado con impresión 3D

Un paso más allá, la impresión 4D es una tecnología emergente que permite transformar un objeto impreso en 3D. Investigaciones anteriores que produjeron una pieza de ajedrez que cambiaba de forma hecha y un tulipán impreso en 3D autoplegable han mostrado el potencial para aplicaciones en medicina y productos de consumo.

Mejora de los procesos de fabricación de aditivos

Con la intención de abordar tres áreas principales de investigación, el proyecto del Centro de Materiales de Brightlands tiene como objetivo mejorar los actuales procesos de fabricación aditiva utilizando los conceptos recientemente desarrollados de química dinámica y reversible.

La primera área de investigación es la sinterización láser. La sinterización selectiva por láser (SLS) se ha enfrentado a la desventaja de tener propiedades mecánicas deficientes, es decir, una resistencia reducida en el eje Z y polvos termoplásticos limitados.

No obstante, los nuevos materiales desarrollados a través de este proyecto esperan mejorar el proceso de fusión de SLS mediante la reducción reversible de la viscosidad del polvo de material calentado, permitiéndole fluir a una mejor velocidad mientras que aumenta la formación de adherencia a través de los límites de las partículas.

El proceso SLS.

En segundo lugar, el proyecto combinará procesos AM como la estereolitografía (SLA) y la impresión 3D de inyección de tinta con redes de polímeros cristalinos líquidos sensibles para crear reacciones dinámicas, en lo que el grupo describe como impresión 4D.

Este material polimérico también es capaz de reaccionar de manera reversible a una variedad de estímulos externos, expandiendo sus usos. Además, el proyecto planea explorar estructuras jerárquicas similares a la naturaleza.

El último campo de investigación se refiere a la “biofabricación”, en particular el proceso AM de tejido impreso en 3D.

“Con el uso de materiales reversibles y mecánicamente instructivos, los investigadores esperan influir en el comportamiento de las células madre, mejorando en última instancia la biofabricación para la ingeniería tisular”.

Financiación del proyecto

El proyecto del Centro de Materiales de Brightlands ha recibido financiación de la Organización Holandesa para la Investigación Científica (NWO, por sus siglas en inglés) bajo el programa del Fondo para Nuevas Innovaciones Químicas (Fund New Chemical Innovations) y la Asignación para Conocimiento e Innovación (TKI, por sus siglas en inglés) del Top Consortium.

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