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Updated: Aug 14, 2025
11:36
Voxel Printing Anatomy: Design and Fabrication of Realistic, Presurgical Planning Models through Bitmap Printing
Published on: February 9, 2022
2.9K
Impresión rotativa de filamentos multimateriales con control de subvoxel
Natalie M Larson1,2, Jochen Mueller1,2, Alex Chortos1,2
1Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, Cambridge, MA, USA.
Nature
|January 18, 2023
Resumen
Los investigadores desarrollaron una nueva plataforma de impresión 3D rotativa multimaterial (RM-3DP) para crear estructuras helicoidales complejas y bioinspiradas. Esta tecnología permite un control preciso sobre el patrón del material y la arquitectura helicoidal para materiales funcionales avanzados.
Área de la Ciencia:
- Ciencias de los materiales e ingeniería
- Fabricación aditiva
- Materiales de inspiración biológica
Sus antecedentes:
- Las estructuras helicoidales en la naturaleza exhiben propiedades mecánicas únicas y multifuncionalidad.
- Los métodos sintéticos existentes para arquitecturas helicoidales carecen de patronaje simultáneo de múltiples materiales y control de subvoxel.
- Los enfoques de impresión 3D anteriores han abordado las capacidades multimateriales o de rotación por separado, pero no las han integrado.
Objetivo del estudio:
- Desarrollar una nueva plataforma de fabricación para la creación de filamentos de arquitectura helical de múltiples materiales con control de subvoxel.
- Para permitir el patrón preciso de los materiales dentro de las estructuras helicoidales para funcionalidades avanzadas.
- Para demostrar la capacidad de la plataforma en la fabricación de dispositivos funcionales y redes jerárquicas.
Principales métodos:
- Desarrollo de una plataforma de impresión 3D rotativa multimaterial (RM-3DP).
- Utilizando una boquilla multimaterial de rotación continua con una velocidad angular-translacional controlada.
- Lograr el control subvoxel sobre la orientación local y la composición del material en filamentos helicoidales.
Principales resultados:
- Fabricación exitosa de filamentos helicoidales con ángulo de hélice programable, espesor de capa y área de interfaz.
- Creación de músculos artificiales funcionales utilizando actuadores dieléctricos de elastómero con canales conductores incorporados.
- Fabricación de celosías jerárquicas con soportes helicoidales arquitectónicos que incorporan resortes rígidos dentro de una matriz compatible.
Conclusiones:
- La plataforma RM-3DP ofrece un control sin precedentes sobre el diseño y la fabricación de arquitecturas helicoidales complejas.
- Este enfoque de fabricación aditiva permite la creación de materiales arquitectónicos multifuncionales con motivos de inspiración biológica.
- La tecnología abre nuevas posibilidades para el diseño de materiales avanzados con propiedades mecánicas y funcionales a medida.
