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Las primeras cerámicas impresas en 4D del mundo toman forma gracias a un equipo de ingenieros mecánicos


Con todo, desde casas impresas en 3D en pleno funcionamiento y estructuras masivas como puentes de acero impresos en 3D que ingresan al ámbito de las capacidades de ingeniería, todos los días surgen conceptos de diseño nuevos y dinámicos. Quizás la mejor parte de todo esto es que la transición de 2D a 3D ha sido recibida con entusiasmo por muchas personas en una serie de industrias y campos.

Sin embargo, justo cuando nos estamos adaptando a esta nueva realidad, 4D también está emergiendo en el horizonte. Un equipo de investigadores de la City University of Hong Kong (CityU) ha desarrollado un método de impresión 4D para cerámica, el primero de su tipo en el mundo.

Impresión 3D con un siguiente paso

Como su nombre lo indica, toma el modelo de impresión 3D y agrega un paso crucial que implica transformar la forma del objeto. El resultado es un proceso que combina una producción seguida de un proceso de edición interactivo en tiempo real.

Para lograr los efectos deseados, el equipo desarrolló una tinta que contiene nanopartículas cerámicas y polímeros elásticos. Cuando se aplica calor, la tinta especial puede estirarse tres veces más que su longitud inicial; la densidad de resistencia a la compresión del material mide47 MPa en una microrejilla de 1,6 g cm-3.

Como es de imaginar, el innovador proceso de dos pasos, que tardó dos años en desarrollarse, implicó una cantidad significativa de ensayo y error. "Desde la fabricación de la tinta hasta el desarrollo del sistema de impresión, probamos muchas veces y diferentes métodos. Como exprimir la formación de hielo en un pastel, hay muchos factores que pueden afectar el resultado, desde el tipo de crema y el tamaño de la boquilla , a la velocidad y la fuerza de compresión, y la temperatura ", dijo el profesor Lu Jian, quien también es el profesor titular del Departamento de Ingeniería Mecánica de CityU, dirigió el equipo de investigación.

Emocionantes aplicaciones por delante

El intrincado proceso podría conducir a una serie de nuevos e interesantes proyectos de investigación y empresas. El profesor Lu habló sobre el enorme potencial de la impresión 4D en el futuro: "Con la versátil capacidad de transformación de formas de los precursores de cerámica impresa, su aplicación puede ser enorme".

“Una aplicación prometedora es la electrónica. Los materiales cerámicos tienen un rendimiento mucho mejor en la transmisión de señales electromagnéticas que los materiales metálicos. Con la llegada de las redes 5G, los productos cerámicos jugarán un papel más importante en la fabricación de productos electrónicos ”, explicó Lu.

El profesor también cree que la naturaleza artística del material y su potencial para moldearse en formas complejas podrían hacer que se utilice en placas posteriores de teléfonos móviles a medida. Aún más impresionante, argumentó Lu, la tolerancia de la cerámica a las altas temperaturas puede algún día ver su aplicación como un componente de propulsión en el campo aeroespacial.

El trabajo de este comprometido equipo de investigadores demuestra que aunque quizás no se pueda reinventar la rueda, sí pueden Cambie drásticamente el proceso detrás de cómo se fabrica la rueda.

Los detalles sobre el trabajo innovador se compartieron en un artículo, titulado "Origami e impresión 4D de estructuras cerámicas derivadas de elastómeros", que se publicó en el Ciencias avanzadas diario de esta semana.


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