Una nueva impresora 3D combina los principios de un escáner CT con el modelado ligero de materiales para producir objetos con combinaciones de propiedades únicas en un tiempo récord. Imagina producir una copia del busto de Albert Einstein equipado con mejillas suaves, una frente sólida y que contenga una réplica física de la maravilla de un cerebro con solo presionar “imprimir”. O aún más impresionante, un corazón artificial con la misma rigidez que uno real. Estos son solo algunos ejemplos de objetos impresos en 3D que los investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) están trabajando para hacer realidad con una nueva tecnología de impresión 3D basada en la luz. Según el líder del equipo multidepartamental, el profesor asistente Yi Yang de DTU Chemistry, la impresora utiliza los principios de una tomografía computarizada invertida.
“Nuestra impresora construirá un objeto físico en las intersecciones de imágenes tomográficas computarizadas. La tecnología nos permite construir objetos 3D incrustados con diferentes propiedades y transiciones de materiales”, dice Yi Yang.
Una tomografía computarizada proporciona una imagen tridimensional de, por ejemplo, un cerebro mediante la reorganización de la información en una gran cantidad de imágenes bidimensionales obtenidas a partir de proyecciones de rayos X, que giran alrededor del paciente y revelan diferentes tipos de tejido. La nueva impresora 3D, por otro lado, producirá objetos físicos al permitir que los rayos de luz golpeen una masa giratoria y le den forma a la masa de acuerdo con una imagen tridimensional compuesta de imágenes bidimensionales. Los primeros resultados del proyecto interdisciplinario se hicieron accesibles recientemente en Nature Communications. Recientemente, Yi Yang recibió una subvención Villum Experiment de 2 millones de coronas, que financiará un postdoctorado y un empleado técnico-administrativo para avanzar en el proyecto.
Imprime en tres planos
Aunque las impresoras 3D actuales producen objetos en 3D, la impresión real se realiza en dimensiones más bajas. El material, por ejemplo resinas plásticas, se cura capa por capa, o punto por punto, e imprime objetos de abajo hacia arriba en una placa de impresora. Sin embargo, la nueva impresora 3D realmente imprimirá en tres dimensiones, explica el profesor asistente Yi Yang: “Usamos un método llamado fotopolimerización tomográfica en cubeta (TVP), que nos permite imprimir todos los puntos en un objeto 3D simultáneamente. Uno tiene que imaginar un caja que contiene un polímero líquido, una especie de tinta de impresora polimérica. Al exponer la tinta a la luz de ciertas longitudes de onda, determinada por una imagen 3D y construida como una tomografía computarizada, la tinta se vuelve sólida en la forma deseada”.
Puedes ajustar la elasticidad.
Junto con el profesor asociado Aminul Islam en DTU Mechanical Engineering y el profesor Kristoffer Almdal en DTU Chemistry, el profesor asistente Yi Yang está desarrollando los tipos de aparatos correctos para una receta novedosa de resina polimérica sensible a la luz, que es importante para aprovechar uno de los grandes beneficios de la tecnología de impresión 3D dependiente de la luz.
“Podemos variar la suavidad de nuestro objeto 3D en función de nuestro modelo de computadora al controlar las diferentes longitudes de onda emitidas por las fuentes de luz”, dice Yi Yang.
Hasta ahora, la impresora ha logrado imprimir una variedad de geometrías complejas con materiales clasificados funcionalmente. El profesor asistente explica que el potencial de la impresora se extiende a la producción comercial de varios artículos. Pero las posibilidades únicas para ajustar rápidamente la suavidad y la forma de la impresión también significan que él ve el potencial en la vascularización de reemplazos artificiales para pacientes que necesitan tejidos y órganos nuevos y funcionales.
“Es de esperar que el grado de detalle y flexibilidad en nuestra impresión 3D sea tan extenso que la técnica pueda usarse para producir construcciones completamente vascularizadas usando biopolímeros como ‘tinta’. Esta tecnología podría ser capaz de replicar la suavidad y la acumulación única de vasos sanguíneos, capilares y músculos. Hay un largo camino por recorrer, pero esperamos que la impresora pueda acercarnos a la meta”, dice Yang.
Velocidad sin precedentes
Si bien algunos de los beneficios potenciales de la impresora se encuentran en el futuro, ya cuenta con características que podrían revolucionar la impresión 3D. Por lo general, la velocidad de la impresión 3D depende de la complejidad del objeto y la cantidad de vóxeles. Los vóxeles son píxeles 3D, que se pueden describir como todos los pequeños puntos que forman una imagen o, en el caso de los vóxeles, los puntos en una figura tridimensional. Sin embargo, dado que la nueva impresora 3D utiliza una imagen CT invertida como plantilla y simplemente cambia el material polimérico con rayos de luz en lugar de imprimir punto por punto, los objetos se pueden producir casi instantáneamente.
“En principio, la técnica permite enviar una tomografía computarizada de un objeto y presionar ‘imprimir’. Un momento después, habrá una copia del objeto con la suavidad de la vida real”, concluye Yang.
Fuente: Tech Xplore.
