El replicador de la Universidad de Berkeley funciona proyectando patrones cambiantes de luz (controlados por un ordenador) a través de un recipiente rotativo que contiene un líquido que se solidifica [UC Berkeley, Hayden Taylor].
Lo han llamado el «replicador» como homenaje a las máquinas de Star Trek que podían materializar casi cualquier objeto inanimado.
Se ha presentado una impresora 3D que crea un objeto completo de una vez en lugar de construirlo capa a capa, como hacen los aparatos de fabricación aditiva actuales. La ciencia ficción está así un paso más cerca de la realidad.
«Es un avance apasionante hacia la creación rápida de piezas bastante pequeñas y transparentes», dice Joseph Simone, químico de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill.
El dispositivo, descrito el 31 de enero en Science, funciona como un escáner de tomografía computerizada pero al revés, explica Hayden Taylor, ingeniero eléctrico de la Universidad de California en Berkeley.
En las máquinas de tomografía computerizada, un tubo de rayos X rota alrededor del paciente y toma múltiples imágenes del interior del cuerpo, que un ordenador usa para reconstruir una imagen 3D.
El equipo comprendió que se podía invertir el proceso: dado un modelo por ordenador de un objeto 3D, calcularon qué aspecto tendría desde muchos ángulos diferentes y cargaron las imágenes 2D resultantes en un proyector de diapositivas ordinario. El proyector dirige las imágenes sobre un recipiente cilíndrico lleno de un acrilato, un tipo de resina sintética.
A medida que se van proyectando las imágenes, que cubren 360 grados, el recipiente rota el ángulo correspondiente. «Según va rotando el volumen, la cantidad de luz recibida por cualquier punto se puede controlar independientemente», dice Taylor. «Donde la cantidad total sobrepasa un cierto valor, el líquido se solidifica».
Ocurre así porque en la resina hay una sustancia química que absorbe fotones y el acrilato se polimeriza en cuanto se alcanza cierto umbral (las moléculas de la resina se entrelazan entre sí formando cadenas que crean un plástico sólido).
La exposición dura unos dos minutos para un objeto de unos cuantos centímetros de tamaño; el equipo recreó una versión de unos centímetros de alto de El pensador de Rodin.
El líquido remanente se retira y lo que queda es el objeto tridimensional sólido.
Según Taylor, el proceso es más flexible que la impresión en 3D ordinaria. Por ejemplo, puede crear objetos que encierren otros ya existentes. Las estructuras resultantes tienen además superficies más lisas que las que se pueden obtener con las impresoras 3D corrientes, y eso podría venirle bien para la fabricación de componentes ópticos.
Los autores señalan que el método podría usarse para la impresión de componentes médicos.
Davide Castelvecchi / Nature News
Artículo traducido y adaptado por Investigación y Ciencia con permiso de Nature Research Group.
Referencia: «Volumetric additive manufacturing via tomographic reconstruction», de Brett E. Kelly et al. en Science, 31 de enero de 2019: eaau7114.
