Fabricación aditiva de metales con microarquitectura mediante infusión de hidrogel

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Fabricación aditiva
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La fabricación aditiva de metales (MA) es crucial para los componentes de alto rendimiento en los campos aeroespacial y biomédico.
• Los métodos de AM actuales que utilizan fusión o sinterización son costosos y limitados en cuanto al material.
• Las limitaciones geométricas de la metalurgia tradicional se superan con la fabricación capa por capa.

Objetivo del estudio:

• Introducir una nueva técnica de fabricación aditiva para la producción de metales y aleaciones con resolución a microescala.
• Demostrar un cambio de paradigma en la fotopolimerización de la tina (VP) al desacoplar la selección de materiales de la fabricación de la estructura.
• Para permitir la iteración rápida, el ajuste de la composición y la fabricación de múltiples materiales sin reoptimización de la resina.

Principales métodos:

• Fabricación de hidrogeles con arquitectura en 3D mediante fotopolimerización de cubos (VP).
• Infusión de andamios de hidrogel con precursores metálicos.
• Calcinación y reducción de compuestos precursores de hidrogel y metal para formar réplicas metálicas en miniatura.

Principales resultados:

• Se obtiene un AM de metales con dimensiones críticas tan pequeñas como aproximadamente 40 μm.
• Demostró una nueva estrategia de VP que no requiere la reoptimización de la resina para diferentes materiales.
• Los metales derivados de hidrogel exhiben microestructuras altamente hermanadas y una dureza inusualmente alta.

Conclusiones:

• Este enfoque VP basado en hidrogel ofrece una nueva vía para los micromateriales metálicos avanzados.
• El método supera las limitaciones de la AM tradicional, permitiendo la fabricación de piezas metálicas complejas y de alta resolución.
• La técnica facilita la creación rápida de prototipos y la exploración de materiales para componentes metálicos a microescala.