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Samuel N Sanders1, Tracy H Schloemer1,2, Mahesh K Gangishetty1

  • 1Rowland Institute at Harvard University, Cambridge, MA, USA.

Nature
|April 21, 2022
PubMed
Resumen

Los investigadores han desarrollado un nuevo método de impresión 3D que utiliza la conversión por fusión triple para la impresión volumétrica. Esta técnica permite impresiones más grandes y más rápidas a una potencia láser significativamente menor, superando las limitaciones de los métodos anteriores.

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Área de la Ciencia:

  • Fabricación aditiva
  • La fotoquímica
  • Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

  • La impresión tridimensional (3D), en particular la estereolitografía, se enfrenta a limitaciones debido a la absorción lineal de la luz, lo que restringe la elección de la resina y las formas alcanzables.
  • La absorción de dos fotones permite la impresión 3D volumétrica, pero requiere una alta potencia láser, lo que limita el tamaño y la velocidad de impresión para aplicaciones prácticas.

Objetivo del estudio:

  • Superar las limitaciones de las técnicas de impresión 3D actuales mediante el desarrollo de un método de impresión volumétrica con menores requisitos de potencia láser.
  • Para permitir aplicaciones de impresión 3D a mayor escala y más rápidas más allá de la nanoescala.

Principales métodos:

  • Se ha utilizado la conversión por fusión de tripletes para la fotopolimerización volumétrica.
  • Se introdujo la conversión ascendente en resinas a través de nanopartículas con cáscara de sílice y ligandos solubilizantes.
  • Implementó una estrategia excitónica para controlar el umbral de conversión al alza para la impresión monovóxel o paralela.

Principales resultados:

  • Se ha conseguido una impresión 3D volumétrica utilizando una excitación de onda continua de menos de 4 mW.
  • Impresión demostrada a densidades de potencia de órdenes de magnitud inferiores a los métodos de absorción de dos fotones.
  • Se han controlado con éxito los umbrales de conversión al alza para esquemas de impresión versátiles.

Conclusiones:

  • La conversión por fusión triple ofrece una vía prometedora para la impresión 3D volumétrica de baja potencia y alta resolución.
  • Este avance puede expandir significativamente el alcance y la escalabilidad de las aplicaciones de impresión 3D.
  • La estrategia excitónica desarrollada proporciona una plataforma sintonizable para la fabricación aditiva avanzada.