Buzz semanal sobre impresoras 3D: mayo de 2024, edición 3

1. Revolucionando los metales impresos en 3D con nanotubos de nitruro de boro para una mayor resistencia

El profesor Changhong Ke de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas Thomas J. Watson de la Universidad de Binghamton está explorando un enfoque novedoso para utilizar la oxidación para fortalecer los metales fabricados aditivamente, que normalmente son propensos a fallar en ambientes corrosivos. Financiada por una subvención NSF EAGER de 150.000 dólares, la investigación de Ke se centra en la incorporación de nanotubos de nitruro de boro en aluminio impreso en 3D. Estos nanotubos, que se encuentran comúnmente en productos como cosméticos y cemento dental, podrían hacer que el aluminio se autofortalezca en presencia de humedad y agua de mar.

( Crédito de la imagen: Jonathan Cohen)

La idea innovadora es convertir el proceso de oxidación, típicamente perjudicial, en un mecanismo de refuerzo. El equipo de Ke empleará microscopía electrónica de barrido de alta resolución para observar cómo la oxidación afecta el enlace entre los nanotubos y el metal, extrayendo nanotubos individuales del metal oxidado para estudiar las interacciones. Este proceso, descrito como "estructura sándwich", tiene como objetivo revelar cómo la oxidación podría mejorar la rigidez, resistencia y tenacidad del metal.

Colaboradores de la Universidad de Illinois respaldarán los hallazgos experimentales con modelos computacionales. El objetivo final es cambiar la perspectiva científica sobre la oxidación de metales, revolucionando potencialmente el diseño de materiales para metales impresos en 3D y mejorando la competitividad de la fabricación en Estados Unidos.

2. El robot MAMA BEAR logra una eficiencia energética del 75 % al absorber estructuras impresas en 3D

Un robot llamado MAMA BEAR, desarrollado por un equipo de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Boston, utiliza el aprendizaje automático de IA y la impresión 3D para crear una forma con las propiedades de absorción de energía más eficientes. El robot crea estructuras plásticas, las tritura para medir la absorción de energía y los cambios de forma, registra datos en una base de datos y continúa mejorando sus diseños. El objetivo es crear estructuras que puedan absorber energía de manera eficiente sin causar daños a los objetos protegidos.

La versión actual del robot ha logrado una eficiencia récord del 75% en la absorción de energía. Los datos recopilados se utilizan para informar el diseño de nuevos cascos acolchados para los soldados del ejército estadounidense. Los investigadores planean colaborar con científicos de diversos campos, continuar mejorando su sistema, explorar aplicaciones de los datos acumulados y trabajar en el reciclaje de materiales para más experimentos.

3. Mesa Contourage de Studio TOOJ: diseño sostenible con arena impresa en 3D presentada en Milán

Studio TOOJ presentó en la semana del diseño de Milán la mesa consola Contourage, una pieza de color azul brillante con estampado de vetas de madera hecha de arena impresa en 3D, que muestra métodos de diseño innovadores y sostenibles.

(Fuente de la imagen dezeen)

La mesa Contourage está hecha de arena impresa en 3D mediante un proceso de inyección de aglutinante, enfatizando el diseño sustentable. La inyección de aglutinante implica colocar capas de arena de cuarzo de origen local con un aglutinante líquido, construyendo el objeto capa por capa. El aglutinante está elaborado a partir de resina de furano derivada de biomasa como hojas de maíz, cáscaras de arroz y caña de azúcar. La mesa presenta un patrón de vetas de madera, creado mediante la aplicación estratégica de aglutinante, para darle una sensación orgánica. La mesa está pintada con aerosol de color azul brillante, elegida por su efecto calmante y atractivo visual contra los granos de arena. La arena se puede reutilizar una vez finalizada la vida útil de la mesa, ya que el aglutinante y el epoxi se pueden quemar, lo que permite reciclar la arena.

Inspirada en los decorados en capas de los escenarios teatrales, la mesa se exhibió en la semana del diseño de Milán como parte de la exposición "Belleza contenida: las capas invisibles del diseño escandinavo".

4. Los puntos cuánticos de Titania mejoran la estabilidad y la longevidad de las impresiones 3D de resina bajo la luz del sol

Investigadores de la Universidad de Carleton y la Universidad del Norte de Columbia Británica han avanzado en la impresión 3D de resina utilizando puntos cuánticos de titania. Los fotoiniciadores tradicionales en la impresión 3D por estereolitografía (SLA) son tóxicos, costosos e inestables bajo la luz solar, lo que afecta la durabilidad de las piezas impresas. El estudio, publicado en Industrial Chemistry & Materials, revela que los puntos cuánticos de titania pueden iniciar la fotopolimerización bajo luz UVC sin degradarse bajo la luz UVA que se encuentra en la luz solar, mejorando la estabilidad y longevidad de las piezas impresas en 3D.

Estos puntos cuánticos, producidos mediante pirólisis por pulverización de llama, no son tóxicos y son asequibles, lo que los convierte en una alternativa superior a los fotoiniciadores convencionales. La investigación demostró que las piezas impresas con puntos cuánticos conservaban sus propiedades mecánicas significativamente mejor bajo una exposición prolongada a los rayos UVA en comparación con las fabricadas con fotoiniciadores tradicionales. Este avance abre la posibilidad de obtener materiales impresos en 3D más duraderos y estables, abordando un problema importante en la impresión SLA. Además, la capacidad de controlar la sensibilidad de estos puntos cuánticos a longitudes de onda de luz específicas mejora aún más la precisión y la calidad del proceso de impresión 3D. Esta investigación no sólo mejora la durabilidad y el rendimiento de los materiales impresos en 3D SLA, sino que también sugiere aplicaciones más amplias para los puntos cuánticos en diversos procesos de fotopolimerización.

5. La Universidad de Wisconsin-Madison logra la impresión 3D de RAM en gravedad cero para misiones espaciales

El 20 de mayo de 2025, investigadores de la Universidad de Wisconsin-Madison lograron un hito innovador al imprimir en 3D dispositivos RAM en gravedad cero, una novedad en la exploración espacial. Este avance permite a los astronautas imprimir piezas de repuesto en el espacio, eliminando la necesidad de regresar a la Tierra para reparaciones. La impresión 3D tradicional se basa en la gravedad, pero en gravedad cero, este proceso plantea desafíos. Los investigadores desarrollaron la impresión electrohidrodinámica (EHD), que utiliza fuerzas eléctricas para extruir el filamento a través de una boquilla de 30 micrómetros, superando la ausencia de gravedad y permitiendo la creación de patrones a nanoescala.

El equipo probó su tecnología mediante vuelos parabólicos en el avión G-Force One, simulando condiciones de gravedad cero. Inicialmente, las vibraciones del motor alteraron los sensores de calibración de la impresora 3D, pero el equipo resolvió el problema modificando el código. Sus pruebas exitosas produjeron varios artículos utilizando tintas semiconductoras y aislantes. El proyecto, dirigido por el profesor asistente Hantang Qin, incluye la colaboración con la Universidad Estatal de Arizona, la Universidad Estatal de Iowa, Intel y otros socios. Las pruebas futuras tendrán como objetivo mejorar la impresora 3D EHD con capacidades de múltiples herramientas, pasando de unidades individuales a dispositivos semiconductores completos, con planes de probar la tecnología en la Estación Espacial Internacional.