Un nuevo método de impresión 3D fabrica dos materiales a partir de una resina
El innovador material responde de forma diferente a los rayos UV y a la luz visible
Las recetas de una sola olla facilitan y agilizan la preparación de las comidas. Y la impresión 3D en una sola olla podría hacer lo mismo con la fabricación aditiva. Ahora, investigadores que publican en ACS Central Science han demostrado una nueva resina que crea simultáneamente objetos sólidos y soportes estructurales disolubles, dependiendo del tipo de luz a la que se exponga la resina. Este método podría aumentar las aplicaciones de los objetos impresos en 3D, como andamios de ingeniería tisular, articulaciones y bisagras.
Los objetos elaborados en varias piezas, como esta cadena, pueden imprimirse en 3D de una sola vez mediante una nueva técnica de polimerización en cuba.
Adapted from ACS Central Science 2025, DOI: 10.1021/acscentsci.5c00337
"La fotopolimerización en cuba es conocida por su impresión rápida y de alta resolución, pero una de las partes más angustiosas después de la impresión es retirar manualmente los soportes de las intrincadas estructuras entrelazadas y salientes", afirma Maxim Shusteff, uno de los autores correspondientes del estudio. "Estamos encantados de poder resolver este problema con una química sencilla".
La polimerización en cuba produce objetos sólidos en 3D después de que haces de luz incidan sobre resinas líquidas fotorreactivas. Este método de impresión 3D suele ser rápido y barato. Sin embargo, los objetos complejos creados con la polimerización en cuba suelen requerir soportes como andamios temporales, que se adhieren cuando el objeto original se sumerge en un segundo lote de resina. Este segundo paso añade tiempo y gastos al proceso, debido a la resina adicional y al esfuerzo extra necesario para retirar los soportes temporales. Shusteff, Sijia Huang y sus colegas han desarrollado un método de polimerización en cuba de un solo paso formulando una única resina que se endurece en materiales permanentes y disolubles cuando se expone a la luz ultravioleta y visible, respectivamente. También crearon una impresora 3D especial que emite ambos tipos de luz, lo que permite a los investigadores imprimir un objeto y sus soportes simultáneamente.
Los investigadores mezclaron diferentes componentes, incluidos monómeros de acrilato/metacrilato y epoxi, así como sustancias fotorreactivas que absorben tanto la luz visible como la UV, para crear su resina de un solo uso. Durante las pruebas iniciales con la sustancia fotorreactiva, observaron que, bajo la luz visible, los monómeros de acrilato se solidificaban y formaban materiales de soporte disolubles a base de anhídrido. Bajo luz ultravioleta, pero no visible, los monómeros epoxídicos se endurecían y formaban la parte permanente del objeto. Para disolver el material de soporte, los investigadores añadieron los objetos a una solución de hidróxido de sodio a temperatura ambiente, y el objeto permanente quedó al descubierto en 15 minutos. Es importante señalar que los andamios basados en anhídrido se degradaron en compuestos no tóxicos.
En demostraciones posteriores del nuevo método, el equipo de Shusteff y Huang creó estructuras cada vez más complejas: un tablero de ajedrez, una cruz, anillos entrelazados, una bola en una jaula y dos bolas en una hélice.
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