¿Te imaginas poder imprimir un objeto tridimensional en tan solo 20 segundos? Para muchos entusiastas y creadores, la impresión 3D ha abierto un universo de posibilidades.
Pues bien, parece que el futuro acaba de pisar el acelerador a fondo. Olvídate de esperar horas interminables viendo cómo tu máquina añade una minúscula capa sobre otra.
El fin de la lenta impresión capa por capa
Los investigadores de la Facultad de Ingeniería John y Marcia Price en la Universidad de Utah acaban de sorprendernos. Han logrado demostrar un método de impresión completamente nuevo.
Lo más interesante es que este sistema evita las costuras defectuosas. Esas líneas frágiles y molestas son el pan de cada día en el proceso tradicional de construcción capa por capa.
¿Cómo lograron esta maravilla técnica? Utilizando una máscara a nanoescala. Este pequeño componente tiene una función fundamental.
Su trabajo es difractar la luz láser y convertirla en un patrón holográfico con la forma que queremos imprimir. Gracias a esto, el material se fusiona y solidifica de un solo golpe.
¡Todo el proceso dura unos escasos 20 segundos!. Esto representa un contraste brutal frente a las horas que requieren otros métodos fotónicos en la actualidad.
Inspiración que viene de la fotografía
El equipo decidió tomar mucha inspiración de la fotolitografía. La innovación es que lograron llevar ese concepto directamente a las tres dimensiones. Para lograrlo, los científicos trabajan con un sustrato llamado SU-8. Este compuesto se usa de forma muy común en la fotolitografía moderna.
El SU-8 está compuesto por polímeros fibrosos. Estos hilos moleculares se entrelazan y endurecen velozmente al exponerse a la luz del láser.
Una vez terminado el disparo, las partes del material que no recibieron luz se lavan con enorme facilidad. Así, queda en nuestras manos únicamente la figura perfecta que diseñamos.
La magia detrás de la máscara a nanoescala
En la litografía plana, una barrera opaca bloquea el láser para proteger el material sobrante. Este enfoque es fantástico para superficies de dos dimensiones. Al fin y al cabo, la luz solo necesita golpear la capa exterior.
Sin embargo, dar el salto a las tres dimensiones es todo un reto de precisión. El láser tiene que atravesar obligatoriamente el interior del material. Como el sustrato no es transparente al cien por ciento, desvía la luz en el camino. Ese pequeño desvío termina causando imágenes borrosas e impresiones fallidas.
Aquí es donde brilla el equipo de Rajesh Menon. Él es profesor del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computacional. Junto al miembro de su laboratorio Dajun Lin, publicaron la solución en la revista Nature Communications.
Ellos inventaron una lente con patrones a nivel nano que corrige y compensa la difracción del material.
Esta lente se ubica justo frente a la fuente de luz. Desde ahí, canaliza la energía del láser de forma milimétrica. La luz solo impacta el volumen exacto de sustrato que se convertirá en la pieza definitiva.
Aplicaciones microscópicas y lo que nos depara el futuro
Para comprobar la potencia de su invento, el equipo imprimió la palabra «Utah». Demostraron además que podían imprimir múltiples formas continuas, tal como operaría una cinta transportadora en una fábrica.
Fabricaron varias microestructuras complejas. Lograron proporciones dimensionales impresionantes de hasta 120 a 1. ¡Incluso imprimieron arreglos de microtúbulos minúsculos!. Hablamos de diámetros individuales diminutos de apenas 6 micrómetros.
Los investigadores pusieron a prueba estas estructuras microscópicas. Comprobaron su extrema resistencia a la compresión física. Además, demostraron que estos conductos podían transportar líquidos perfectamente mediante el efecto capilar.
Con información de Universidad de Utah
