Impresora 3D con nanoprecisión

La impresión de objetos en tres dimensiones con detalles muy finos, ahora es posible usando “litografía de dos fotones”. Con esta tecnología, se pueden fabricar pequeñas estructuras a escala nanométrica. Investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Viena) han logrado un gran avance en la aceleración de esta técnica de impresión: la alta precisión 3D de la impresora de la TU de Viena es varios órdenes de magnitud más rápida que los dispositivos similares (ver vídeo). Esto abre completamente nuevas áreas de aplicación, como en medicina.

Establecer un nuevo récord mundial

La impresora 3D utiliza una resina líquida, que se endurece precisamente en los lugares correctos por un haz láser enfocado. El punto focal del rayo láser es guiado a través de la resina por espejos móviles detrás de una línea de polimerizado de polímero sólido, de sólo unos pocos cientos de nanómetros de ancho. Esta alta resolución permite la creación de esculturas intrincadamente estructuradas tan pequeño como un grano de arena. “Hasta ahora, esta técnica solía ser bastante lenta”, dice el profesor Jürgen Stampfl del  Institute of Materials Science and Technology de Viena TU. “La velocidad de impresión que antes se medía en milímetros por segundo – nuestro equipo puede hacer cinco metros en un segundo”. Se trata de un récord mundial.

Este asombroso progreso fue posible gracias a la combinación de varias ideas nuevas. “Es fundamental mejorar el mecanismo de control de los espejos”, dice Jan Torgersen (TU Viena). Los espejos están en constante movimiento durante el proceso de impresión. La aceleración y desaceleración de los períodos tienen que estar sintonizados con mucha precisión para lograr resultados de alta resolución a una velocidad sin precedentes.

Las moléculas fotoactivas endurecen la resina

En la impresión 3D no  todo se debe a  la mecánica – los químicos también tuvieron un papel crucial que desempeñar en este proyecto. “La resina contiene moléculas, que son activadas por la luz del láser.  Inducen una reacción en cadena en otros componentes de la resina, los llamados monómeros , y los convierten en un sólido”, dice Jan Torgersen. Estas moléculas iniciadoras se activan sólo si absorben dos fotones del haz  láser a la vez – y esto sólo sucede en el centro del haz de láser, donde la intensidad es mayor. En contraste con técnicas convencionales de impresión 3D, el material sólido puede ser creado en cualquier lugar dentro de la resina líquida en vez de solo en la parte superior de la capa. Por lo tanto, la superficie de trabajo no tiene que estar especialmente preparada antes que la siguiente capa pueda ser producida (ver vídeo), lo que ahorra una gran cantidad de tiempo. Un equipo de químicos dirigido por el profesor Robert Liska (TU Viena) desarrolló los iniciadores adecuados para esta resina especial.

Los investigadores de todo el mundo están trabajando en las impresoras 3D de hoy en día – en las universidades, así como en la industria. “Nuestra ventaja competitiva aquí en la Universidad Tecnológica de Viena proviene del hecho de que contamos con expertos en campos muy diferentes, trabajando en diferentes partes del problema, en una sola universidad”, destaca Jürgen Stampfl. En ciencia de materiales, ingeniería de procesos u  optimización de las fuentes de luz, hay expertos que trabajan juntos y  comparten ideas muy estimulantes.

Debido a  que la velocidad aumentó dramáticamente, ahora los objetos mucho más grandes se pueden crear en un período dado de tiempo. Esto hace de litografía dedos fotones  una técnica interesante para la industria. En la Convención de Viena TU, los científicos están desarrollando resinas biocompatibles  para aplicaciones médicas. Se pueden utilizar para crear “andamios” a los que pueden adherirse las células vivas facilitando la creación sistemática de tejidos biológicos. La impresora 3D también puede ser usada para crear piezas hechas a medida para la construcción de tecnología biomédica o nanotecnología.

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Descarga de imágenes: http://www.tuwien.ac.at/dle/pr/aktuelles/downloads/2012/3d_nanodrucker/

Youtube-Version: http://youtu.be/5y0j191H0kY