Acabamos de imprimir el micrófono en una impresora 3D en el laboratorio, y luego habrá ciencia ficción completa

La idea de crear un objeto físico a partir de un archivo digital parece emocionante. Ella recuerda los replicadores de Star Trek que pueden hacer cualquier cosa, desde ropa hasta piezas para una nave espacial y comida. La impresión 3D de hoy está dando pasos impresionantes en esta dirección, lo cual es de gran interés para muchos fabricantes. Por ejemplo, fue posible imprimir los componentes de dispositivos electrónicos complejos en equipos relativamente simples, como lo demostró mi equipo de investigación al crear, en nuestra opinión, el primer micrófono impreso en una impresora 3D.

Para la impresión 3D, ya hay disponibles muchos materiales diferentes , incluidos los similares a la madera y la plata. Sin embargo, la mayoría de las máquinas se limitan a trabajar con materiales sintéticos: plástico, polímeros de caucho y nylon. Por lo general, las máquinas imprimen solo un material a la vez, o cambian una paleta de dos a tres materiales. Pero esto todavía deja un gran potencial, especialmente para dar a los materiales diferentes propiedades. Esto se puede lograr mezclando nanopartículas de otro material que tenga las propiedades que necesita.


Si, por ejemplo, desea que su material conduzca corriente, puede agregarle nanotubos de plata, oro o carbono. Esto hace posible imprimir circuitos electrónicos. Si necesita piezoelectricidad, la generación de electricidad por compresión, puede agregar titanato de bario al material. El objeto resultante puede convertirse en un sensor de sonido o calor, o en una unidad de potencia, un dispositivo que hace que otros componentes se muevan.

Al cambiar entre circuitos, sensores y actuadores durante una sola impresión, puede crear un componente electrónico que funcione como un todo. En los últimos años, las personas han utilizado esta técnica para hacer cosas como componentes ópticos para lentes o paneles, o acelerómetros , dispositivos que miden el movimiento de varios objetos, desde una persona que corre hasta terremotos. También nos permitió crear nuestro micrófono, traducirlo de un archivo digital a la realidad en solo seis horas.

Archiva tu plástico

Idealmente, nos gustaría utilizar una de las impresoras 3D populares de MakerBot, cuyo costo comienza en £ 1000, pero no les gusta agregar pequeñas partículas al material. Funcionan apretando un hilo de plástico, que luego se enfría y solidifica, y las nanopartículas obstruyen este sistema, especialmente si agrega muchos de ellos para mejorar las propiedades del material.

En cambio, utilizamos el Asiga Pico 27 ​​plus a un precio de £ 6,000. Utiliza " procesamiento de luz digital " y cura el plástico iluminándolo con luz ultravioleta. La luz está construida con 4000 micro espejos, similares a los utilizados en los proyectores domésticos. Para hacer un modelo, la impresora proyecta un conjunto de imágenes bidimensionales sobre plástico líquido y desplaza el modelo ligeramente hacia arriba cada vez que se cura la capa. Las nanopartículas cambian la duración de la iluminación necesaria para el curado, y absorben y dispersan ligeramente la luz incidente, pero teniendo esto en cuenta, la impresión se puede hacer con bastante éxito.


Una de las desventajas de esta tecnología es que no es buena para cambiar los tipos de materiales. Como el material de origen es plástico líquido, debe mantenerse en contenedores: el modelo se sumerge en líquido al imprimir cada capa siguiente. Para cambiar el material, debe detener todo y cambiar los tanques manualmente, antes de imprimir la siguiente capa.

Esto se puede evitar dejando un agujero en el modelo en lugar de otro material. Luego puede cambiar los materiales e imprimir dentro de este agujero, lo que da como resultado un objeto tridimensional con propiedades internas interconectadas.

¿Qué pasará después?

Los problemas técnicos de la impresión 3D de un micrófono en funcionamiento están relacionados principalmente con el control del proceso, la elección del tiempo de exposición a la radiación ultravioleta con una precisión de milisegundos y la combinación y mezcla cuidadosa de diferentes materiales. El resultado final es un dispositivo que se comporta casi como un micrófono normal, con la excepción de la pobre relación señal / ruido y la resistencia demasiado grande de las capas conductoras. Él, por ejemplo, no se puede comparar con un micrófono de silicona en su teléfono inteligente.


Nuestro microfono

Otros equipos que intentaron imprimir con materiales nanocompuestos enfrentaron problemas similares. En la fabricación de los componentes ópticos o acelerómetros que mencioné, generalmente intentaron incrustar microchips y sensores prefabricados en objetos impresos, o corregir el plástico después de la impresión. Todavía no hemos llegado al punto en que sea posible, por ejemplo, imprimir un teléfono inteligente de buena calidad desde cero: Samsung y Apple aún pueden relajarse.



Sin embargo, nuestras capacidades actuales aún nos ofrecen posibilidades increíbles, en particular porque los buenos discos son más fáciles de imprimir que los buenos sensores. Bienvenido al campo emergente de la robótica blanda , donde existe el potencial de imprimir manos que capturan de manera tan suave y precisa como las humanas; o nanorobots, desempaquetados como origami, al alcanzar el órgano deseado en el cuerpo humano; o incluso robots completos, como los peces por referencia , capaces de imitar los movimientos complejos de los animales.

Los prototipos de tales dispositivos ya existen, aunque combinan componentes impresos y convencionales. Después de 10 años, lo más probable es que sea posible imprimir todo. Entonces, al igual que los personajes de Star Trek del siglo 24, pronto podremos seleccionar un archivo con algún dispositivo interesante e imprimirlo a pedido. ¿Qué dices - tentáculo robótico suave? Bueno, mientras que para tales cosas todavía no hay aplicaciones móviles, pero esto es solo cuestión de tiempo .