Crean una impresora 3D para materiales compuestos de alta resistencia

Las técnicas de impresión en 3D se han convertido rápidamente en algunas de las herramientas más utilizadas para diseñar rápidamente y construir nuevos componentes.

Un equipo de ingenieros de la Universidad de Bristol ha desarrollado un nuevo tipo de impresión en 3D que puede imprimir materiales compuestos, que se utilizan en muchos productos de alto rendimiento tales como raquetas de tenis, palos de golf y aviones. Esta tecnología pronto permitirá que una mayor variedad de cosas pueda imprimirse 3D en los hogares a bajo coste.

El estudio publicado en Smart Materials and Structures crea y demuestra un nuevo método en el que las ondas ultrasónicas se utilizan para colocar cuidadosamente millones de minúsculas fibras de refuerzo como parte del proceso de impresión 3D, incrementando su resistencia.

Las fibras se forman en un marco de refuerzo microscópico que da la resistencia al material. Esta microestructura se establece a continuación, usando un haz láser enfocado, que trata localmente la resina epoxi y, a continuación imprime el objeto.

Para ello, el equipo de investigación montó un módulo láser conmutable centrado en el carro de la etapa de impresión estándar de tres ejes 3D, sobre el nuevo aparato de alineación de ultrasonidos.

Tom Llewellyn-Jones, estudiante de doctorado en materiales compuestos avanzados, que desarrolló el sistema, dijo: "Hemos demostrado que nuestro sistema de ultrasonido se puede agregar a bajo precio a una impresora 3D comercial, que así se convierte en una impresora compuesta."

En el estudio, se logró una velocidad de impresión de 20 mm/s, que es similar a las técnicas convencionales de capas aditivas. Los investigadores han demostrado ahora la capacidad de montar un plano de fibras en un marco de refuerzo. La orientación precisa de las fibras puede ser controlada cambiando el patrón de onda estacionaria ultrasónica a mitad de impresión.

Este enfoque permite la realización de arquitecturas fibrosas complejas dentro de un objeto 3D impreso. La naturaleza versátil de la técnica de manipulación de ultrasonidos también permite una amplia gama de materiales de partículas, formas y tamaños para ser ensambladas, lo que lleva a la creación de una nueva generación de materiales compuestos reforzados fibrosos que se puede imprimir en 3D.