Fabricación aditiva volumétrica de geometrías complejas alrededor de insertos complejos

Área de la Ciencia:

• Fabricación Aditiva
• Ciencia de Polímeros
• Ingeniería Óptica

Sus antecedentes:

• La fabricación aditiva volumétrica tomográfica (VAM) permite imprimir estructuras de polímero alrededor de insertos preexistentes a través de la luz proyectada en resina fotosensible.
• La impresión de insertos complejos y oclusivos con VAM sigue siendo un desafío importante, lo que limita la aplicabilidad del proceso.

Objetivo del estudio:

• Examinar las capacidades y los desafíos de la VAM tomográfica al imprimir alrededor de insertos complejos y oclusivos.
• Proponer y evaluar un método de optimización de la orientación basado en la oclusión para mejorar la calidad y la fidelidad de la impresión.

Principales métodos:

• Desarrolló una función de costo basada en la oclusión de la luz para predecir la calidad de la dosis óptica.
• Optimizó la orientación del modelo de inserto e impresión maximizando las direcciones de exposición a la luz para los vóxeles.
• Se realizaron simulaciones y experimentos de impresión física utilizando una resina comercial.
• Se utilizó la imagenología de micro-CT para el análisis detallado de las estructuras impresas.

Principales resultados:

• La VAM convencional tiene dificultades con los insertos complejos, lo que genera regiones sin imprimir.
• La optimización de la orientación propuesta mejora significativamente la calidad de impresión y reduce las áreas sin imprimir.
• Se logró una mayor fidelidad de impresión y una mayor profundidad en los recesos del inserto.
• Las impresiones físicas coincidieron estrechamente con las predicciones de la simulación, validando la efectividad del método.

Conclusiones:

• La optimización de la orientación es crucial para una VAM tomográfica exitosa con insertos complejos y oclusivos.
• Este enfoque amplía las capacidades de VAM para imprimir geometrías intrincadas alrededor de geometrías desafiantes.
• El método supera las limitaciones de la fabricación convencional para aplicaciones complejas de sobreimpresión.