Impresora 3D de nueva generación que ve lo que imprime

Dotada con visión computerizada y otras mejoras, una nueva y espectacular impresora 3D puede imprimir sin contacto físico directo, tiene mayor precisión, es más veloz y es capaz de emplear materiales que nunca antes se había logrado usar con éxito.

Con los sistemas de impresión 3D por inyección de tinta, los ingenieros pueden fabricar estructuras híbridas que tienen componentes blandos y rígidos, como pinzas robóticas lo bastante fuertes para agarrar objetos pesados pero lo bastante blandas para interactuar con seguridad con los humanos.

Estos sistemas de impresión 3D multimaterial utilizan miles de boquillas para depositar diminutas gotas de materiales resinosos, que se alisan con un rascador o rodillo y mediante luz ultravioleta se robustecen (experimentan un proceso de “curado”) hasta alcanzar su estado final. Pero el proceso de alisado puede indebidamente aplastar o manchar las resinas cuyo proceso de curado es lento. Esto ha venido limitando mucho los tipos de materiales que pueden utilizarse. 

Unos investigadores han desarrollado un nuevo sistema de impresión 3D por inyección de “tinta” que funciona con una gama mucho más amplia de materiales. Su impresora utiliza visión por ordenador para escanear automáticamente la superficie de impresión 3D y ajustar en tiempo real la cantidad de resina que deposita cada boquilla para garantizar que ninguna zona tenga material de más o de menos.

Al no necesitar piezas mecánicas para alisar la resina, este sistema sin contacto directo funciona con materiales de curado más lento que los acrilatos que se utilizan tradicionalmente en la impresión 3D. Algunos materiales de curado más lento pueden ofrecer mejores prestaciones que los acrilatos, como mayor elasticidad, durabilidad o longevidad.

Además, el sistema automático de gestión de impresión realiza ajustes sin detener ni ralentizar el proceso de impresión, lo que hace que esta impresora sea unas 660 veces más rápida que un sistema de impresión 3D de inyección de tinta comparable.

El equipo que ha desarrollado la impresora, integrado, entre otros, por Wojciech Matusik, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, y Thomas J. K. Buchner, del Instituto Federal Suizo de Tecnología en Zúrich (ETH), la ha utilizado para crear dispositivos robóticos complejos en los que se combinan materiales blandos y rígidos.

Por ejemplo, el equipo la empleó para crear una pinza robótica completamente impresa en 3D con forma de mano humana y controlada por un conjunto de tendones artificiales, reforzados pero flexibles.

El equipo ha utilizado la nueva impresora 3D para fabricar una mano robótica funcional accionada por tendones artificiales. Son 19 los tendones accionables de forma independiente. Los dedos de la mano son blandos y van equipados con almohadillas sensoras y estructuras rígidas a modo de huesos que soportan la carga. (Foto: Wojciech Matusik, Robert Katzschmann, Thomas Buchner, et al. CC BY-NC-ND 3.0)

Estos científicos también fabricaron un robot andante de seis patas capaz de detectar objetos y agarrarlos. Esta fabricación fue posible gracias a la capacidad de la impresora para crear interfaces herméticas de materiales blandos y rígidos, así como canales complejos en el interior de la estructura.

"Nuestra idea clave aquí fue desarrollar un sistema de visión artificial y un bucle de retroalimentación completamente activo. Es casi como dotar a una impresora de un par de ojos y un cerebro; los ojos observan lo que se está imprimiendo y luego el cerebro de la máquina decide lo que debe imprimirse a continuación", explica Matusik.

"Esto es solo el principio”, afirma Matusik. Con la nueva impresora, se podrá trabajar con muchos tipos de materiales que antes no podían utilizarse en impresión 3D.

Buchner, Matusik y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nueva impresora 3D en la revista académica Nature, bajo el título “Vision-controlled jetting for composite systems and robots”. (Fuente: NCYT de Amazings)