Una nueva impresora 3D es capaz de combinar los principios de un escáner inverso con el modelado ligero de materiales para producir objetos con combinaciones de propiedades únicas en un tiempo récord.
La posibilidad de producir una copia de la estatuilla del busto de Albert Einstein equipada con mejillas suaves, una frente sólida y que contenga una réplica física de la maravilla de un cerebro con solo presionar «imprimir», e incluso, un corazón artificial con la misma rigidez que uno real, son sólo 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.
Tomografía computarizada invertida, para construir modelos 3D
Según el líder del equipo multidepartamental tras este estusio, el profesor asistente de la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU), Yi Yang, 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 un gran número de imágenes bidimensionales obtenidas de las 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 den forma a la masa de acuerdo con una imagen tridimensional compuesta por imágenes bidimensionales.
Aunque las impresoras 3D actuales producen objetos en 3D, la impresión real se lleva a cabo en dimensiones más bajas. El material que, por ejemplo, puede ser a base de 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 en realidad imprimirá en tres dimensiones, explica el profesor asistente Yi Yang: «Utilizamos un método llamado Fotopolimerización de Cuba Tomográfica (TVP), que nos permite imprimir todos los puntos en un objeto 3D simultáneamente. Uno tiene que imaginar una 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».
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 adecuados para una nueva receta 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 informático controlando las diferentes longitudes de onda entregadas desde las fuentes de luz», dice Yi Yang.
Hasta ahora, la impresora ha logrado imprimir una variedad de geometrías complejas con materiales funcionalmente graduados.
Por lo general, la velocidad de impresión 3D depende de la complejidad del objeto y el número de vóxeles. Los vóxeles son equivalentes a los píxeles en 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 de tomografía computarizada 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 al instante.
«En principio, la técnica permite enviar una tomografía computarizada de un objeto y presionar ‘imprimir’. Al momento siguiente, habrá una copia del objeto en suavidad de lavida real», concluye Yang.
Los primeros resultados del proyecto interdisciplinario recientemente se hicieron abiertamente accesibles en Nature Communications. Recientemente, Yi Yang recibió una subvención que financiará un postdoctorado y un empleado técnico-administrativo para avanzar en el proyecto.