La Universidad de Wyoming impulsa la impresión 3D de materiales blandos

Según una información publicada por la Universidad de Wyoming, Daniel Rau, profesor ayudante de Ingeniería Mecánica, está realizando grandes avances en la impresión 3D de materiales blandos gracias a una beca de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF, por sus siglas en inglés). La subvención tiene como objetivo ayudar a nuevos profesores universitarios a poner en marcha sus programas de investigación, en este caso el laboratorio de fabricación aditiva de Rau (RAM Lab), financiando los gastos de investigación y las becas de los alumnos.

Rau, que se incorporó al Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Wyoming en otoño de 2024, utilizará los 198 932 dólares de la aportación para estudiar por qué los procesos actuales de fabricación aditiva producen «gotas deformadas» en lugar de productos estables y funcionales cuando se intenta imprimir elastómeros. Su proyecto de investigación se titula Improving the Vat Photopolymerization 3D Printing of Soft Elastomers Through a Deeper Understanding of Process Dynamics.

«Este proceso de fabricación aditiva en particular se centra en un tipo de materiales muy singular que denominamos «fotopolímeros». Estos compuestos son líquidos; si los expones a la luz ultravioleta —por ejemplo, a una luz solar muy intensa— se solidifican», explica Daniel Rau. «Sin embargo, tenemos muchas preguntas sobre cómo se produce exactamente esa transición de líquido a sólido. Nuestros materiales son muy suaves, y creemos que las características del proceso de solidificación son verdaderamente únicas, por lo que estamos realizando mediciones para analizarlo».

Con el fin de comprender mejor el proceso de impresión, el equipo empleará dos técnicas revolucionarias —la fotorreología y la espectroscopia de fotocorrelación de rayos X (XPCS)— para poder estudiar en mayor profundidad el proceso de adhesión durante el curado de los fotopolímeros. En el caso concreto de esta última investigación, Rau colabora con un equipo del Laboratorio Nacional Brookhaven, situado en Long Island, Nueva York. El profesor tiene previsto utilizar el sincrotrón de 2,5 kilómetros de Brookhaven para acelerar los rayos X sobre materiales impresos y obtener una comprensión detallada de lo que sucede durante el proceso de curado.

Con los conocimientos adquiridos en estos experimentos, Rau pretende elaborar una especie de «guía básica» con múltiples fórmulas que permita a otros investigadores adaptar el proceso de fabricación de los materiales blandos. El éxito de esta tecnología podría tener un gran impacto en nuestra vida cotidiana, especialmente en la industria biomédica.

«El potencial de este sistema es enorme. Como sabemos, el cuerpo humano es muy suave; de ahí que muchos de los dispositivos que utilizamos deban tener un grado de suavidad similar, ya sean implantes o dispositivos portátiles», asegura Rau. «Por ejemplo, imaginemos que intentases fabricar unas zapatillas para correr que fueran más cómodas. O que estuvieses diseñando un casco de fútbol americano reforzado destinado a proteger a los jugadores de las conmociones cerebrales. Con la impresión 3D, podemos crear geometrías y entramados realmente interesantes, de modo que, en realidad, la propia geometría se encargue de absorber parte de los impactos. Entre las posibilidades que ofrece la tecnología y las del material, creemos que podríamos obtener un rendimiento realmente extraordinario. Ahí es donde creo que entra en juego el potencial transformador de esta investigación».