Una impresora 3D pionera, concebida y construida por un equipo conjunto del MIT, la ETH de Zúrich y la filial del MIT Inkbit, está redefiniendo el ámbito de la tecnología de impresión 3D. Esta vanguardista impresora 3D exhibe el potencial para elaborar intrincados componentes robóticos utilizando diversos materiales, al tiempo que supervisa y controla de forma autónoma el proceso de fabricación.
Empleando esta impresora 3D, los investigadores fabricaron con éxito dispositivos robóticos complejos como una pinza robótica que reproduce una mano humana, impulsada por una red de tendones robustos pero flexibles. Este notable logro se produjo sin ninguna interrupción ni ralentización en el proceso de impresión, lo que hace que esta impresora sea asombrosamente 660 veces más rápida que una impresora 3D de inyección de tinta convencional.
La principal innovación de esta impresora 3D reside en su capacidad para utilizar un surtido de materiales más amplio que las impresoras 3D tradicionales. Esto se ve facilitado por un innovador sistema que emplea la visión por ordenador para escanear la superficie de impresión 3D y ajustar dinámicamente la salida de resina de cada boquilla. Este sistema ofrece un control preciso del proceso de fabricación, evitando la deposición excesiva o insuficiente de material.
Uno de los colaboradores clave del proyecto, Wojciech Matusik, del MIT, equiparó metafóricamente la impresora a la posesión de unos ojos y un cerebro. Los ojos escrutan la impresión en curso, mientras que el cerebro determina lo que hay que imprimir a continuación. Esta innovadora tecnología se reveló en un trabajo de investigación dirigido por Thomas Buchner, estudiante de doctorado de la ETH de Zúrich, y publicado en Nature.
Impresora 3D revolucionaria: Creación de robots avanzados con la nueva impresora autónoma
Partiendo de su trabajo de 2015 en el que presentaron la MultiFab, una impresora 3D multimaterial rentable, el equipo de investigación se embarcó en un nuevo proyecto. Su objetivo era idear un proceso sin contacto capaz de manipular una mayor variedad de materiales, permitiendo así la producción de dispositivos más complejos.
El invento del equipo, denominado "jetting controlado por visión", utiliza cuatro cámaras de alta velocidad y dos láseres que escanean constantemente la superficie de impresión. El sistema de visión por ordenador traduce estas imágenes en un mapa de profundidad detallado en una fracción de segundo. El sistema cruza este mapa con el modelo CAD del dispositivo en producción, ajustando la cantidad de resina dispensada para garantizar que la estructura final se adhiere al diseño.
Robert Katzschmann, coautor de la investigación, alabó la versatilidad de la impresora 3D, afirmando: "Geométricamente, puede imprimir casi cualquier cosa que se desee compuesta de múltiples materiales... y lo que se obtiene es genuinamente funcional y duradero".
El equipo empleó materiales a base de tioles, que se curan a un ritmo más lento que los materiales acrílicos convencionales utilizados en la impresión 3D. A pesar de su velocidad de curado más lenta, estos materiales proporcionan una flexibilidad, resistencia y vida útil superiores, lo que los hace perfectos para fabricar robots y sistemas destinados a interactuar en el mundo real.
La investigación del equipo aprovecha al máximo las capacidades de esta tecnología, fabricando dispositivos que antes eran casi imposibles con los sistemas de impresión 3D existentes. Algunos ejemplos son una mano robótica con 19 tendones controlados de forma independiente, un robot andante de seis patas capaz de detectar y agarrar objetos, y una bomba similar a un corazón con cámaras integradas y válvulas cardíacas artificiales.
Los investigadores investigan actualmente la posibilidad de utilizar el sistema para imprimir con hidrogeles y materiales de silicio. Su objetivo es penetrar en nuevas áreas de aplicación como dispositivos médicos personalizables, almohadillas de pulido de semiconductores e incluso robots más sofisticados. Esta investigación ha contado con financiación de fuentes como Credit Suisse, la Fundación Nacional Suiza para la Ciencia, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE UU y la Fundación Nacional para la Ciencia de EE UU.
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