Una impresora 3D tiene ojos, cerebro e imprime a la perfección

Un equipo de investigadores del MIT, Inkbit, una empresa derivada del MIT, y ETH Zurich han presentado un sistema de impresión de inyección de tinta 3D completamente revolucionario que amplía la gama de materiales disponibles para la impresión en tres dimensiones y cuenta con una sorprendente ventaja de velocidad sobre los sistemas tradicionales.

La nueva impresora 3D utiliza la tecnología de inyección controlada por visión (VJC) de Inkbit, que aprovecha la visión por ordenador para escanear automáticamente la superficie de impresión 3D y ajustar la cantidad de resina que deposita cada boquilla en tiempo real para garantizar que ninguna área tenga demasiado o muy poco material.

Además, el sistema automático realiza ajustes sin detener ni ralentizar el proceso de impresión, lo que hace que esta impresora de producción sea mucho más veloz: aproximadamente 660 veces más rápida que un sistema de impresión de inyección de tinta 3D comparable a este.

 

La impresión por inyección de tinta 3D es un proceso que implica depositar pequeñas cantidades de materiales líquidos para ayudar a desarrollar objetos 3D. El equipo del MIT dijo que este método permite a los ingenieros crear estructuras híbridas que tienen componentes blandos y rígidos, como pinzas robóticas utilizadas por trabajadores humanos. El proceso suele implicar miles de boquillas para depositar pequeñas gotas de resina, que luego se alisan y se curan con luz ultravioleta. Sin embargo, este proceso suele aplastar algunas resinas, limitando así el tipo de material que pueden emplearse para la impresión.

Aquí es donde entra la nueva impresora que resuelve este problema utilizando su propia visión informática para escanear automáticamente la superficie de impresión. A diferencia de sus predecesoras, la impresora ajusta la cantidad de resina que deposita cada boquilla en tiempo real. La nueva tecnología aborda esta preocupación al eliminar la necesidad de componentes de alisado mecánico.

 
 
 

Un sistema sin contacto

"Nuestra idea clave aquí fue desarrollar un sistema de visión artificial y un circuito de retroalimentación completamente activo", explicó el profesor Wojciech Matusik del MIT y coautor del trabajo. "Esto es casi como dotar a una impresora de un par de ojos y un cerebro, donde los ojos observan lo que se está imprimiendo, y luego el cerebro de la máquina le dirige hacia lo que se debe imprimir a continuación".

La impresión 3D normal funciona construyendo la forma en capas.  Sin embargo, esto no funciona con los plásticos de curado lento, porque permanecerían demasiado pegajosos y obstruirían el raspador.

Como resultado, con este nuevo tipo de impresora, los materiales con los que puede trabajar la impresora pueden aportar valores como mayor elasticidad, durabilidad o longevidad al objeto impreso.

Los investigadores utilizaron esta impresora para crear dispositivos robóticos complejos que combinan materiales blandos y rígidos como una pinza robótica con la forma de una mano humana y controlada por un conjunto de tendones reforzados, pero flexibles. Se trata de una presentación prometedora, porque una impresora 3D que pueda producir sistemas complejos de materiales rígidos y flexibles, como una mano robótica o un corazón artificial, podría usarse para crear robots más realistas.

 En lugar de eliminar las imperfecciones capa por capa, el escaneo tridimensional ofrece información casi instantánea sobre las irregularidades de la superficie. Estos datos se envían al mecanismo de retroalimentación de la impresora, que luego ajusta la cantidad de material necesaria "en tiempo real y con precisión milimétrica", explicaron los investigadores en su estudio publicado en la revista Nature. 

Si bien aún son necesarios perfeccionamientos en los métodos de producción, las composiciones químicas de los polímeros y la vida útil, los expertos creen que este innovador método de impresión 3D, podría conducir algún día una serie de diseños industriales, arquitectónicos y robóticos totalmente novedosos. 

 

 ¿Cómo funciona exactamente?

Esta técnica emplea cuatro cámaras de alta velocidad de fotogramas y dos láseres para escanear la superficie de impresión de forma continua. Luego, el sistema de visión es el que se encarga de analizar los datos en tiempo real y crea un mapa de profundidad de alta resolución que guía las 16.000 boquillas. Todo con un ajuste en tiempo real. 

Habiendo perfeccionado esta técnica, planean continuar explorando sus aplicaciones y ofrecer este nuevo servicio a los clientes de Inkbit.