La impresora 3D guiada por visión capaz de fabricar robots

Con la irrupción acaparadora de la inteligencia artificial, parece que otras tecnologías iguales de disruptoras, como la impresión en 3D, habían quedado relegadas o desfasadas, pero nada más lejos. Han continuado desarrollándose y, también en este caso, alcanzando cotas de ciencia ficción: cómo si no, interpretar esta nueva impresora 3D que fabrica por visión incluso elementos robóticos plenamente funcionales. 

Es uno de los desarrollos más recientes y emocionantes y proviene de un equipo de investigadores de Inkbit, una empresa derivada del MIT, en colaboración con la Escuela Politécnica Federal (EHT Zurich). Han creado una plataforma de impresión 3D que promete cambiar la forma en que vemos la fabricación aditiva.

Impresión 3D y fabricación aditiva

Para comprender completamente esta innovación, primero debemos explorar lo que es la impresión 3D y la fabricación aditiva. La impresión 3D es un conjunto de tecnologías que permite crear objetos tridimensionales mediante la superposición de capas sucesivas de material. Es un proceso revolucionario que ha abierto nuevas puertas en la creación de objetos con formas y geometrías complejas que serían difíciles o imposibles de lograr con métodos de fabricación tradicionales.

Sin embargo, una de las limitaciones de la impresión 3D ha sido la capacidad de utilizar diferentes materiales en un solo proceso de impresión con alta resolución, especialmente cuando estos materiales tienen propiedades muy distintas. Aquí es donde entra en juego la impresión por inyección.

Impresión por inyección y sus desafíos

La impresión por inyección es una forma de impresión 3D que permite la creación de objetos compuestos por varios materiales a una escala micrométrica. Funciona mediante la impresión de una resina líquida a través de numerosas boquillas controladas de forma individual. En un proceso común de impresión por inyección, la resina se endurece mediante la radiación con luz ultravioleta, lo que permite la construcción capa por capa del objeto tridimensional.

Sin embargo, uno de los desafíos de la impresión por inyección es que el grosor de cada capa impresa no es uniforme debido a diversas variables. Estas irregularidades pueden acumularse en las capas subsiguientes, lo que puede llevar a defectos en el objeto final y, en última instancia, al fracaso de la impresión. ¿Cómo resolverlo?

Visión artificial para la solución

El equipo de investigadores ha abordado este problema con una solución innovadora: la impresión controlada por visión. Este enfoque utiliza un sistema de visión artificial que adquiere información topológica sobre el objeto que se está construyendo. El sistema consta de una cámara de alta resolución y un láser que mide el perfil de la superficie impresa después de cada capa.

Los datos recopilados se procesan mediante un algoritmo que calcula el grosor óptimo de la siguiente capa y ajusta la cantidad de resina inyectada por cada boquilla. Este proceso elimina la necesidad de la planarización mecánica, reduciendo así el tiempo de impresión y el desperdicio de material. Increíble, pero cierto, futuro que es ya presente. 

Resultados sorprendentes: fabricar robots en masa

Los resultados experimentales demuestran la versatilidad de esta plataforma. Los investigadores han logrado imprimir objetos compuestos por una variedad de materiales, desde resinas rígidas y flexibles hasta resinas conductoras y aislantes, e incluso materiales magnéticos y no magnéticos. Además, han incorporado componentes electrónicos, como sensores y circuitos, así como materiales biológicos, como células y proteínas, en sus impresiones.

Esto implica unas enormes aplicaciones en diversos campos, entre ellos la robótica, que es quizá el primero que se viene a la cabeza para aprovecharse de esta tecnología. Y si ves el vídeo de demostración, así ha sido, pero puedes profundizar más en este artículo de la revista Nature. 

La impresión controlada por visión tiene el potencial de revolucionar otros múltiples campos, incluyendo la electrónica, la medicina y la biología. Además, podría facilitar el diseño y la optimización de nuevos materiales personalizados con propiedades específicas.

Problemas por resolver en esta revolucionaria impresora 3D

Tecnologías tan avanzadas y disruptivas siempre plantean desafíos, como la mejora de la resolución espacial y temporal de la visión artificial, la dependencia de la curación por luz ultravioleta y la dificultad de imprimir materiales con propiedades ópticas similares a las de la resina. Sin embargo, con el continuo avance de la investigación, es posible que estas limitaciones se superen en un futuro próximo.

Mientras, la impresora 3D controlada por visión representa un increíble avance en el mundo de la fabricación aditiva. Con su capacidad para adaptar los parámetros de impresión en tiempo real, abre la puerta a la creación de objetos complejos y compuestos por varios materiales de manera más eficiente y precisa que nunca. Esta tecnología tiene el potencial de transformar industrias y llevar la impresión 3D a un nivel completamente nuevo.