image: Los objetos complejos de varias partes, como esta cadena, se pueden imprimir en 3D de una vez utilizando una nueva técnica de polimerización en tanque. view more
Credit: Adaptado de ACS Central Science 2025, DOI: 10.1021/acscentsci.5c00337
Las comidas en una sola olla son fáciles y rápidas de preparar. Y la impresión 3D en un solo recipiente podría lograr lo mismo en la fabricación por adición. Ahora, los investigadores que publican en ACS Central Science han presentado una nueva resina con la que se pueden crear al mismo tiempo objetos sólidos y soportes estructurales solubles, dependiendo del tipo de luz a la que se exponga la resina. El enfoque podría aumentar las aplicaciones para los objetos impresos en 3D, incluidas matrices, articulaciones y bisagras de ingeniería de tejidos.
“La fotopolimerización en tanque es conocida por lograr impresiones rápidas y de alta resolución, pero después de la impresión es muy estresante tener que quitar manualmente los soportes de complejas estructuras interconectadas y voladizas”, explica Maxim Shusteff, uno de los autores correspondientes del estudio. “Estamos muy entusiasmados de poder usar química sencilla para resolver este problema”.
La polimerización en tanque produce objetos 3D sólidos después de utilizar haces de luz en resinas líquidas fotorreactivas. Este método de impresión 3D suele ser rápido y barato. Sin embargo, los objetos complejos creados con polimerización en tanque suelen requerir soportes como matrices temporales, que se fijan cuando el objeto original se sumerge en un segundo lote de resina. Este segundo paso suma tiempo y dinero al proceso debido a la resina y al esfuerzo adicionales y necesarios para eliminar los soportes temporales. Shusteff, Sijia Huang y sus colegas desarrollaron un método de polimerización en tanque en un solo recipiente mediante la formulación de una única resina que se endurece en un material permanente o soluble cuando se expone a luz UV y luz visible, respectivamente. También crearon una impresora 3D especial que emite ambos tipos de luz, lo que permite a los investigadores imprimir un objeto y sus soportes al mismo tiempo.
Los investigadores mezclaron diferentes componentes, incluidos los monómeros de acrilato/metacrilato y de epoxi, así como sustancias fotorreactivas que absorben la luz visible y UV, para crear la resina en un solo recipiente. Durante las pruebas iniciales con la sustancia fotorreactiva, observaron que, con la luz visible, los monómeros de acrilato solidificaban y formaban materiales de soporte solubles y basados en anhídrido. Con luz UV, pero sin luz visible, los monómeros de epoxi se endurecieron y formaron la parte permanente del objeto. Para disolver el material de soporte, los investigadores añadieron los objetos a una solución de hidróxido de sodio a temperatura ambiente y el objeto permanente se reveló en 15 minutos. Los investigadores señalan que las matrices de anhídridos se degradan en compuestos no tóxicos.
En posteriores demostraciones del nuevo enfoque, el equipo de Shusteff y Huang crearon estructuras cada vez más complejas: un patrón de tablero, una cruz, anillos entrelazados, una bola en una jaula y dos bolas en una hélice.
Los autores agradecen la financiación de la Agencia de Energía de EE. UU., de la Beca en Residencia para Estudios de Posgrado e Investigación en Laboratorio de la Universidad de California y de la Beca de Investigación Posdoctoral Lawrence del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.
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Journal
ACS Central Science
Article Title
“Dual-Wavelength Simultaneous Patterning of Degradable Thermoset Supports for One-Pot Embedded 3D Printing”
Article Publication Date
4-Jun-2025