En la Universidad Carnegie Mellon de Pensilvania, los investigadores de ingeniería afirman haber conseguido imprimir en 3D microestructuras de hielo. Utilizaban estas estructuras como moldes de sacrificio, lo que les permitía crear canales o conductos internos con el mayor grado de delicadeza y precisión. Con este proceso de impresión 3D sobre hielo, los investigadores esperan desarrollar aplicaciones útiles para la ingeniería biomédica, la fabricación avanzada y el arte.

Mientras que normalmente cubrimos los avances en termoplásticos y metales, es más raro encontrar innovaciones en torno al agua como material de impresión. Es una opción interesante para estos investigadores por su biocompatibilidad y su capacidad de transformarse rápida y fácilmente en hielo. Por supuesto, el equipo se enfrentó a muchos retos a la hora de definir los parámetros de impresión.

El proceso de impresión 3D en hielo

Akash Garg, estudiante de doctorado en ingeniería mecánica, y Saigopalakrishna Yerneni, asociado postdoctoral en ingeniería química, desarrollaron el proceso de impresión. En concreto, depositaron gotas de agua en una placa con temperatura controlada a -35°C, convirtiendo el agua en hielo con extrema rapidez. Fueron necesarias muchas iteraciones para encontrar la trayectoria de impresión, la velocidad de movimiento de la boquilla y la frecuencia de deposición de las gotas adecuadas para crear estructuras suaves con geometrías bien definidas. Todo esto mientras se proporciona un patrón reproducible. Gracias al rápido cambio de fase del agua y a la resistencia del hielo, los investigadores pudieron imaginar todo tipo de formas sin necesidad de estructuras de soporte.

Tras varias pruebas, el equipo explica que han creado varias formas a escala microscópica, como un árbol, una hélice o un pulpo. Akash Grag continúa: “Con nuestro proceso de hielo impreso en 3D, podemos hacer modelos de hielo a microescala con paredes lisas y estructuras ramificadas con transiciones suaves. Estos modelos pueden utilizarse para fabricar piezas a microescala con huecos internos bien definidos”.

Estas estructuras de hielo servirían, por tanto, como modelos de sacrificio para el diseño de piezas finales más complejas. Los investigadores llaman a este método de impresión “de adentro hacia afuera”. En la práctica, una vez terminadas, las estructuras pueden bañarse en un líquido o gel de un material estructural refrigerado, como la resina. Una vez que se ha endurecido, el agua puede eliminarse fácilmente de la pieza, ya sea fundiendo el hielo o convirtiéndolo en vapor de agua. Este segundo método ofrece una fácil extracción tras el moldeado, lo que da lugar a canales internos suaves y precisos.

El equipo concluye: “Creemos que este enfoque tiene un enorme potencial para revolucionar la ingeniería de tejidos y otros campos, en los que se demandan estructuras en miniatura con canales complejos, como para la microfluídica y la robótica blanda.” Puede encontrar más información sobre este proceso de impresión 3D sobre hielo aquí.

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Fuente: 3dnatives.com