Descubre los materiales de impresión 3D que replican la naturaleza

Biomimética e impresión 3D

Se realiza un nuevo estudio que muestra que el proceso de impresión 3D cuando se modifica puede proporcionar un medio muy versátil para la producción de múltiples colores de una tinta. Muchos de los colores vibrantes en la naturaleza se originaron en la coloración estructural, que es un fenómeno a nanoescala. Cuando hay un reflejo de los rayos de luz de estas estructuras que se colocan periódicamente y se ubican en las pieles y alas de animales individuales o dentro de algunos minerales, tienden a interferir de manera constructiva entre sí para amplificar longitudes de onda específicas y también suprimir algunas longitudes de onda diferentes.

Cuando estas estructuras son lo suficientemente pequeñas y bien ordenadas, son capaces de producir un estallido de color vívido a pesar de que son mil veces más pequeños que el cabello de un humano.

En Declaración de Ying DiaoLíder de estudio, profesor de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y colaborador de reseñas de redacción de ensayosreproducir estos colores vibrantes es un gran desafío.

Para formar la capa ordenada que proporciona los colores primarios que a menudo vemos en la naturaleza, necesitamos un control preciso del procesamiento y la síntesis de polímeros.

Según este estudio, ajustar cuidadosamente el proceso de ensamblaje para polímeros en forma de cepillo de botellas que estén estructurados de manera única durante la impresión 3D pueden permitir la creación de la creación de cristales fotónicos. Un grosor de capa sintonizable reflejará el espectro de luz visible de solo una tinta.

Esta tinta tiene polímeros ramificados que tienen segmentos de doble enlace que son químicamente distintos. Los investigadores de este estudio disolvieron esta sustancia en una solución que mezcla las cadenas de polímeros antes de la impresión. Una vez que terminan la impresión 3D, y la solución comienza a secarse, los componentes comienzan a separarse o desconectarse a una escala microscópica, formando las capas a nanoescala que exhiben diferentes propiedades físicas que dependen de la velocidad de ensamblaje.

La síntesis de polímeros tiene un gran desafío: combinar la precisión requerida para el ensamblaje de nanoescala con la producción de todos los materiales que son importantes para llevar a cabo el proceso de impresión 3D a gran escala, dice Damien Guyronnet en la publicación ScienceDaily.

Mientras realizaba este estudio en el laboratorio, los investigadores utilizaron un consumidor Impresora 3D Modificado para ajustar la fortaleza del movimiento de la boquilla de impresión a través de una superficie que está controlada por la temperatura.

La capacidad de controlar la temperatura y la velocidad de la deposición de tinta les permitió controlar la velocidad de ensamblaje y el grosor de la capa interna de la nanoescala. Una impresora 3D estándar no podría hacer esto, según Bijal Patel, el autor principal del estudio y un estudiante graduado.

Según los investigadores, el espectro de color que pudieron lograr con este método es limitado. Pero todavía están trabajando para garantizar que mejoren tratando de aprender más sobre la cinética detrás de la formación de las múltiples capas en este proceso.

Además, como equipo, también están trabajando para expandir este proceso y darle una relevancia industrial porque el método actual que utilizaron no es adecuado para completar la impresión de gran volumen. En una declaración del profesor Ying Diao, trabajan con el profesor Damien Guironnet, Simon Rogers Group y Charles Sing para desarrollar procesos de impresión y polímeros. Estos materiales pueden controlarse de manera más eficiente y acercarnos a producir los colores vibrantes que la naturaleza proporciona.

Este estudio destaca la posibilidad de lo que los investigadores pueden lograr a medida que comienzan a pasar y dejan de concentrarse en la impresión 3D como otra forma de dejar algunos materiales voluminosos con formas emocionantes. Con este estudio, pueden cambiar directamente las propiedades físicas del material y desbloquear algún comportamiento nuevo en el punto de impresión.

Biomimética

El estudio de materiales que imitan la naturaleza gira en torno a la biomimética. Puede sonar un poco extraño, pero es relativamente simple de entender. En términos más simples y claros, es la imitación de la naturaleza. Es cómo podemos aprender de los alrededores e incorporar los diseños, patrones y soluciones de vida en nuestros diseños.

Este estudio vincula la biomimética con la impresión 3D, y ahora sabemos que puede ayudarnos en el desarrollo de materiales más nuevos, lo que nos abre a más posibilidades de producción más nuevas. La biomimética también puede ayudarnos a obtener respuestas a nuestras optimizaciones de diseño y al mismo tiempo inspirar a los ingenieros con ideas únicas que pueden usar en la fabricación aditiva.

Explicando la biomimética

Durante muchos siglos ahora, las personas han recibido inspiración en la naturaleza para diferentes cosas. La naturaleza puede proporcionar la solución perfecta a cualquier problema y crear estructuras que sean ideales para materiales de construcción. Algunas de estas son la mayoría de las veces, las más fuertes que hemos encontrado, como el grafeno.

Si bien ya obtenemos mucho de la naturaleza, incluyendo comida, frutas, verduras frescas, etc. Eso no es todo lo que podemos tomar del medio ambiente. Hay mucho más que podemos aprender. Por ejemplo, la naturaleza desarrolló diferentes estructuras para ayudar al crecimiento de flores frágiles y árboles resistentes, el pelaje estampado en un tigre y la capacidad de un camaleón para camuflar cambiando los colores. Todas estas son cosas que podemos observar y aprender de la naturaleza y aplicarlas para nuestros beneficios. Este proceso de aprendizaje es lo que se llama biomimética.

Biomimética e impresión 3D

La impresión 3D ahora imita la naturaleza. Fuente de la imagen: habitante

La biomimética tiene que ver con la creación de productos sostenibles imitando la naturaleza. El problema con esto es crear esos productos. Los procesos de fabricación tradicionales enfrentan muchas restricciones. Afortunadamente, la tecnología de impresión 3D puede resolver este problema. La combinación de impresión 3D y mímica tiene numerosas oportunidades interminables.

En principio, la impresión 3D es un proceso que replica la naturaleza en la fabricación de cosas. Al igual que con el medio ambiente, las criaturas crecen en bits y pequeños incrementos en objetos grandes y completos. La tecnología de impresión 3D también funciona de la misma manera.

La similitud entre la impresión 3D y la biomimética es sorprendente, y esa es una de las razones por las que son una combinación tan perfecta. Los objetos naturales complejos ahora se pueden fabricar e imprimir con varias técnicas de impresión 3D. Y esto tiene el potencial de afectar significativamente al mundo entero.

La biomimética corrobora la impresión 3D muy bellamente. Biomimicry nos proporciona materiales ultraligeros y súper fuertes como grafeno (10 veces más duradero que el acero). Este aprendizaje de la naturaleza también nos permite usar patrones en la naturaleza, como la escala de un pez y la estructura de hierba a nivel celular, para mejorar la protección.

Una combinación de biomimética e impresión 3D hace que la creación de diseños emocionantes. Fuente de la imagen: Biomimicryidaho

La biomimética ayuda a nuestro estudio de la naturaleza y las estructuras que han existido durante millones de años. Ahora nos inspiramos en estas estructuras para desarrollar nuevos materiales, construir autos nuevos y arreglar nuestros cuerpos.

Existen numerosos ejemplos del límite de la naturaleza a los materiales utilizados. Pero gracias a la combinación de impresión 3D y biomimética, hemos podido superar esto.

Algunos ejemplos de la combinación de impresión 3D y biomimética son:

• Medicina: restaurar la instalación copiando la naturaleza.

• Tinta de espuma impresa en 3D

• Armadura impresa en 3D

• Cambios en el calzado

• Ingeniería basada en la naturaleza

Esta combinación puede atravesar diferentes variaciones y lograr cambios masivos.

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Biografía del autor:

Michael Gorman es un escritor y corrector independiente altamente calificado del Reino Unido que actualmente trabaja en un Servicio de redacción de ensayos universitarios Donde produce su mejor ensayo y es uno de sus escritores de ensayos para ti. Al estar interesado en un desarrollo saludable, escribe varias publicaciones de blog y descubre nuevos aspectos de la existencia humana todos los días.

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