En 1883, la erupción del volcán Krakatoa en Indonesia generó el sonido más potente registrado en la historia, con una intensidad de 310 decibelios y un alcance de casi 5,000 kilómetros. La onda sónica resultante fue lo suficientemente potente como para afectar even the oleaje en Inglaterra. En la actualidad, los avances tecnológicos y científicos han permitido aprovechar el potencial del sonido de manera más benigna, con aplicaciones en medicina, limpieza y ecolocalización submarina, entre otras. Ahora, se suma a estos avances la impresión 3D con ondas sónicas.
DSP: tecnología de impresión 3D con ondas sónicas
Los desarrolladores de este nuevo sistema de impresión 3D, cuyos resultados se han publicado en la revista Nature, han demostrado que los ultrasonidos, previamente utilizados en aplicaciones destructivas como la eliminación de tejidos tumorales, pueden ser empleados para finalidades creativas. La respuesta es un rotundo sí, como se muestra en las muestras adjuntas.
Hasta ahora, existían dos técnicas principales de impresión 3D: la fundición de polímeros u otros materiales con calor y la radiación lumínica, que solidifica resinas líquidas mediante haces de luz. La impresión 3D con ondas sónicas o impresión directa con sonido (DSP) podría erigirse en una tercera opción, ofreciendo una precisión inédita que permite crear estructuras de gran complejidad.
El enfoque utilizado por los investigadores de la Concordia University de Canadá implica utilizar ultrasonidos con una longitud de onda específica para generar zonas con reactividad química en una solución líquida de polímeros.
Las ondas sónicas producen fuertes cambios de presión en burbujas de aire microscópicas, cuya temperatura aumenta hasta cerca de 15,000 grados kelvin durante unos picosegundos. La materia prima utilizada es un polímero llamado PDMS, que se emplea comúnmente en la impresión aditiva.
Sin embargo, gracias al campo ultrasónico modulable en función del grado de viscosidad del líquido y el tipo de longitud de onda, se puede llevar a cabo el proceso de impresión 3D punto por punto, similar a píxeles de una imagen.
La tecnología, con aplicaciones potenciales en la industria aeronáutica, la fabricación de sensores y la impresión de implantes dentro del cuerpo humano, se ha probado ya con polímeros y materiales cerámicos. El próximo paso consistirá en trabajar con composites de polímero-metal para alcanzar la impresión 3D con ondas en metales.
Además, también se están haciendo avances en la impresión 3D con luz y nanomateriales. Investigadores de la Universidad de Stanford han desarrollado un método que utiliza un rayo láser azul para solidificar una resina gelatinosa. Sin embargo, esto no es todo. En condiciones normales, la resina se solidifica a lo largo de todo el haz láser.
Se necesita una estrategia adicional que permita una solidificación selectiva. Los científicos lo han logrado mediante la dispersión de nanomateriales a través de la resina y un rayo láser rojo. Estos nanomateriales son gotas de un tamaño ínfimo, cubiertas con una capa protectora de sílice.
Cuando el rayo láser rojo entra en contacto con los nanomateriales, los fotones rojos de baja energía se convierten en fotones azules de alta energía, lo que permite la solidificación de la resina.
La técnica, llamada impresión volumétrica, es aún lenta, pero los desarrolladores confían en poder imprimir múltiples puntos al mismo tiempo para acelerar el proceso y mejorar la resolución de la impresión. Las nanocápsulas desarrolladas en este proyecto también podrían utilizarse en placas solares para convertir la energía lumínica de baja intensidad en longitudes de onda aprovechables para las células fotovoltaicas.
En resumen, las nuevas tecnologías de impresión 3D están revolucionando various industrias y tienen el potencial de alcanzar aplicaciones industriales a gran escala en un futuro próximo.
