Microimpresión tridimensional: obteniendo diminutos objetos de plástico a partir de una resina líquida

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Un auto de carreras 285 micras, impreso en la Universidad de Tecnología de VienaEn este vídeo se muestra la fabricación de un microcoche de carreras (de 330 x 130 x 100 μm3) con una impresora tridimensional de alta resolución y gran velocidad (en cuatro minutos) a partir de un modelo diseñado mediante un programa informático, siendo la precisión respecto al diseño de 1 μm.

Se aplica la técnica de la litografía de dos fotones, consistente en irradiar una resina líquida fotosensible con pulsos ultracortos de láser que producen una polimerización, lo que implica la solidificación del material. Esto ocurre en el punto exacto en que inciden los dos fotones que se necesitan para que se produzca la reacción.

He aquí otros objetos fabricados con la misma técnica (la catedral de Viena y el puente de Londres).

Los impresores autores de estas obras (modernos descendientes de Gutenberg) son los ingenieros Jan Torgersen y Peter Gruber, de la Universidad Tecnológica de Viena, y aquí posan junto a su impresora 3D:

Funcionamiento

Como hemos dicho, este tipo de aparatos realiza “impresiones” tridimensionales en una resina líquida que se endurece en los lugares en los que se enfoca un haz láser (de modo análogo a como se endurecería la clara de un huevo al focalizar con una lupa la luz del sol sobre lagunas de sus partes). El punto focal se consigue mediante espejos móviles, obteniéndose líneas de polímero sólido de pocos cientos de nanómetros de anchura. Así se puede obtener objetos del tamaño de un grano de arenacomo los mostrados.

La impresora de la Universidad Tecnológica de Viena puede alcanzar una velocidad de cinco metros de polímero por segundo gracias a su especial mecanismo de control de los espejos.

La química tiene un papel crucial en este tipo de trabajos de impresión porque la resina debe estar formada de moléculas adecuadamente fotosensibles y susceptibles de experimentar reacciones de polimerización en cadena. Las moléculas iniciadoras de la cadena de reacciones solo se activan si absorben dos fotones del haz láser a la vez, lo que sucede en el centro del haz. Un equipo de químicos dirigido por el profesor Robert Liska desarrolló los iniciadores adecuados para esta resina.

En la técnica que han empleado, la solidificación se puede conseguir en cualquier lugar dentro de la resina líquida y no solo en su parte superior.

Como se comprenderá, la producción de estos juguetes solo pretende mostrar las posibilidades de la técnica, pero sus objetivos principales son mucho más ambiciosos. Por ejemplo, sus aplicaciones médicas son muy  prometedoras: se pueden crear capilares, moldes para facilitar la creación de tejidos biológicos y, en general, piezas para la tecnología o nanotecnología biomédica.

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