Impresión 3D para fabricar objetos más pequeños que el grosor de un cabello humano

Unos bioingenieros han desarrollado un nuevo método de impresión 3D que permite la producción de objetos complejos a microescala, más pequeños que el grosor de un cabello humano. La técnica, que emplea patrones de luz ultravioleta y un flujo de material polimérico hecho a medida, crea objetos tridimensionales que pueden ser diseñados previamente con programas informáticos y que podrían ser utilizados en una amplia variedad de aplicaciones biomédicas e industriales.

El logro es obra del equipo de Dino Di Carlo y Keegan Owsley, de la Escuela Henry Samueli de Ingeniería y Ciencias Aplicadas, perteneciente a la Universidad de California en la ciudad estadounidense de Los Ángeles (UCLA).

Producir formas tridimensionales a escala micrométrica podría ser útil para diseñar biomateriales a medida, tales como partículas de imbricación que se autoensamblen para ayudar a los tejidos a regenerarse, o para aplicaciones industriales, como crear nuevos recubrimientos con propiedades únicas de reacción ante la luz.

En la impresión 3D, para fabricar una gran variedad de productos, se emplea un modelo digital. El método más habitual, conocido como fabricación aditiva, utiliza un material precursor líquido al cual se le hace pasar a través de una tobera o cánula, gota a gota. A medida que el líquido se endurece, se añaden nuevas capas hasta que el objeto queda finalizado. Si bien este y otros métodos de impresión 3D pueden dar lugar a formas con una increíble complejidad, no ha sido posible hacer objetos igualmente complejos con un tamaño inferior a un milímetro porque las gotas del material son demasiado grandes.

Para hacer objetos minúsculos a medida, con pliegues, agujeros y otras características precisas, el equipo de la UCLA desarrolló una nueva técnica. Esta utiliza varias tecnologías ópticas y microfluídicas.

En primer lugar, se combinan dos tipos diferentes de fluidos en una serie de diminutos pilares que controlan la forma de estos fluidos mezclados. Uno de los fluidos es un polímero líquido que es el material precursor para el objeto. El otro actúa esencialmente como molde líquido para el chorro de polímero. La distribución de los pilares determina cómo se mezclan los dos flujos y se entrecruzan. Los investigadores utilizaron un software previamente desarrollado para predecir rápidamente qué forma se produciría al alterarse la posición y secuencia de los pilares. Puede ser descargado gratuitamente desde aquí:

http://www.biomicrofluidics.com/software.php

Cuando el flujo de materiales es detenido rápidamente, un patrón delineado de luz ultravioleta, algo así como un cortador de galletas, hace un corte en el chorro precursor. Así que el objeto es modelado primero por el chorro, y después de nuevo por la luz ultravioleta. Los investigadores de la UCLA han alcanzado velocidades de impresión de casi un objeto cada cinco segundos.

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