Una innovadora técnica de polimerización de dos fotones desarrollada por investigadores de la Universidad Purdue allana el camino para una impresión 3D de alta resolución más accesible y rentable, con aplicaciones potenciales que abarcan la electrónica, los microrobots biomédicos y los andamios de ingeniería de tejidos.
Investigadores de la Universidad Purdue han presentado una técnica pionera de polimerización de dos fotones que promete revolucionar la rentabilidad y la accesibilidad de la impresión 3D de alta resolución.
El método aprovecha una nueva combinación de un láser de costo relativamente bajo que emite pulsos de nanosegundos y un láser de femtosegundo de potencia reducida. Este avance podría democratizar el uso de la impresión 3D de alta resolución en diversos campos, incluidos la electrónica, los dispositivos biomédicos y la ingeniería de tejidos.
"Combinamos un láser de costo relativamente bajo que emite luz visible con un láser de femtosegundo que emite pulsos infrarrojos para reducir el requisito de energía del láser de femtosegundo", dijo Xianfan Xu, líder del equipo del estudio y profesor de Ingeniería Mecánica James J. y Carol L. Shuttleworth. en Purdue, dijo en un comunicado de prensa. "De esta manera, con una determinada potencia del láser de femtosegundo, se puede aumentar el rendimiento de impresión, lo que reduce el coste de impresión de piezas individuales".
Tradicionalmente, la polimerización de dos fotones se basa en costosos láseres de femtosegundos para crear delicadamente microestructuras intrincadas. Si bien son efectivos, el alto costo de estos láseres ha limitado la adopción generalizada de la técnica en los procesos de fabricación.
Sin embargo, el nuevo enfoque del equipo podría cambiar ese paradigma al reducir significativamente los requisitos de potencia del láser (hasta un 50%), según los hallazgos. publicado en la revista Optica Publishing Group, Optics Express.
“La impresión 3D con alta resolución tiene muchas aplicaciones, incluidos dispositivos electrónicos 3D, microrobots para el campo biomédico y estructuras o andamios 3D para ingeniería de tejidos”, añadió Xu. "Nuestro novedoso enfoque de impresión 3D se puede implementar fácilmente en muchos sistemas de impresión 3D con láser de femtosegundo existentes".
El equipo de investigación se propuso aumentar la velocidad de impresión y al mismo tiempo reducir los costes, centrándose en los procesos fotoquímicos precisos implicados en la polimerización de dos fotones. En los procesos convencionales, el láser de femtosegundo inicia una reacción fotoquímica crucial que precede a la impresión real. Xu y su equipo utilizaron de forma innovadora un láser de nanosegundos de 532 nm más asequible para este paso, disminuyendo así la carga de trabajo del láser de femtosegundo.
Esta técnica implicó un delicado acto de equilibrio entre la impresión y la inhibición causada por los dos láseres. Los investigadores desarrollaron un modelo matemático para analizar estos procesos fotoquímicos, identificando la interacción óptima entre la excitación de un solo fotón del láser de nanosegundos y la excitación de dos fotones del láser de femtosegundo.