Combinan impresión 2D y origami para crear objetos 3D de forma rápida, económica y eficiente

Las hojas de origami autoplegables crean formas 3D de forma rápida, económica y eficiente.

La impresión 3D de objetos complejos normalmente lleva mucho tiempo debido a que el proceso de impresión necesariamente establece una gran cantidad de capas 2D para construir el objeto.

El proceso generalmente desperdicia una gran cantidad de material requerido para soportar el objeto sin terminar.

Existen algunas formas novedosas de hacer que los materiales planos se plieguen automáticamente en formas 3D, pero tienen deficiencias.

Por primera vez, investigadores combinaron la impresión 2D, el origami y la química para crear un método de fabricación rápida de objetos 3D sin generar ningún material de desecho.

Estas formas se pliegan automáticamente en segundos.

Durante algún tiempo, la impresión 3D se ha utilizado para crear prototipos de productos y ahora se utiliza cada vez más en la fabricación de artículos comerciales, incluidas incluso piezas para motores a reacción.

Pero todos los métodos de fabricación en 3D tienen limitaciones, como el tiempo que se tarda en completar las impresiones o el desperdicio de materiales residuales en la impresión.

La impresión 4D es un concepto que tiene como objetivo mitigar estos problemas utilizando una cantidad mínima de materiales, seleccionados por tener ciertas propiedades especiales, lo que les permite plegarse en formas 3D complejas en las condiciones adecuadas.

Se llama impresión 4D, ya que el proceso de plegado automático necesariamente utiliza el tiempo, que a menudo se dice que es la 4ª dimensión.

Irónicamente, un nuevo método de impresión 4D rápida comienza en el ámbito 2D.

“Mi equipo y yo descubrimos cómo usar herramientas y materiales accesibles para crear objetos 4D autoplegables”, dijo el profesor asistente de proyecto Koya Narumi del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Sistemas de Información de la Universidad de Tokio.

“Esencialmente, estamos creando hojas planas con patrones de origami en ellas, y estos patrones pueden ser complejos, y hasta un artista de origami experto puede tardar horas en formarlos.

Pero gracias a nuestro proceso especial, se puede verter agua caliente sobre estas láminas planas y observar cómo se transforman en formas 3D complejas en cuestión de segundos”.

La técnica utiliza un tipo especial de impresora de inyección de tinta hecha para imprimir con materiales reactivos a los rayos UV; aunque la máquina en sí puede costar decenas de miles de dólares, a menudo se encuentran dentro de comunidades de fabricantes y talleres compartidos.

Esta impresora imprime un diseño de origami 2D en ambos lados de una hoja de plástico que se encoge con el calor.

La tinta que utiliza no se encoge y puede permanecer flexible cuando se seca.

Como la hoja base se encoge cuando se calienta y la tinta resiste la contracción, al dejar espacios entre las secciones de tinta de un lado o del otro, el diseñador puede controlar de qué manera se pliega una determinada sección de la hoja.

Se usa agua caliente para aplicar calor a través de la lámina plana para que se pliegue espontáneamente en una intrincada construcción de origami.

“Nuestro mayor desafío fue refinar las opciones de hardware y materiales, lo que tomó más de un año para reducirlo a las opciones finales”, dijo Narumi.

“Pero todo el ensayo y error valió la pena; En comparación con investigaciones anteriores sobre esta misma idea básica, hemos mejorado la resolución de salida 1200 veces, lo que significa que los diseños que podemos crear no son solo novedades, sino que se pueden usar para aplicaciones reales.

En el futuro, podemos explorar materiales funcionales, como tintas conductoras o magnéticas, que podrían permitir máquinas y otros dispositivos funcionales”.

Narumi y su equipo esperan que esta innovación pueda encontrar uso en varios campos, como la moda, donde el desperdicio de material suele ser alto, especialmente en áreas donde se buscan diseños a medida.

Pero dado que las formas predobladas son completamente planas, también existe la posibilidad de que esto sea útil en cualquier situación en la que existan problemas logísticos o de almacenamiento estrictos.

Los diseños impresos podrían incluso publicarse y el destinatario podría calentarlos para convertirlos en lo que pidió.

E incluso podría haber un uso en el área de recuperación ante desastres, donde se necesitan ciertos artículos, posiblemente incluidos artículos médicos, pero a menudo son difíciles de transportar, y se vuelve mucho más fácil cuando los artículos necesarios son esencialmente planos.

Fuente: Rexmolon