La impresión 3D está llamada a impulsar la innovación en campos que van desde el arte, la fabricación o la medicina. Sin embargo, la luz ultravioleta (UV) de alta energía que se utiliza en la mayoría de impresoras 3D para curar las resinas líquidas en objetos sólidos limita las aplicaciones de la técnica. El curado con luz visible, que sería más apropiado para algunos usos como la ingeniería de tejidos o la “robótica suave”, es lento. Ahora, una nueva investigación publicada en ACS Central Science ha desarrollado resinas de fotopolímeros que aumentan la velocidad de curado con luz visible.
Con la ayuda del diseño asistido por ordenador, los objetos impresos en 3D se fabrican mediante la estratificación sucesiva de un material en una forma 3D, y cada capa se solidifica o «cura» utilizando luz UV. La posibilidad de utilizar la luz visible para el curado tendría ventajas, entre ellas la reducción del costo, la mejora de la biocompatibilidad, la mayor profundidad de penetración de la luz y la reducción de la dispersión de la luz. Estos atributos podrían abrir nuevas aplicaciones para la impresión en 3D, como la fabricación de compuestos opacos, estructuras multimateriales o hidrogeles que contengan células vivas. Sin embargo, como la luz visible tiene menos energía que la UV, el curado por luz visible es actualmente demasiado lento para ser práctico. La nueva investigación, liderada por Zachariah Page y sus colegas de la Universidad de Texas, querían encontrar una manera de acelerar el proceso.
Los investigadores desarrollaron resinas de color violeta, azul, verde y rojo que contenían un monómero, un catalizador fotoredox (PRC), dos co-iniciadores y un agente opacador. Cuando el PRC absorbía la luz visible de los LED, catalizaba la transferencia de electrones entre los co-iniciadores, lo que generaba radicales que hacían que el monómero se polimerizara. El agente opacador ayudó a confinar el curado a las zonas afectadas por la luz, lo que mejoró la resolución espacial. La mezcla optimizada de los componentes permitió a los investigadores imprimir objetos rígidos y blandos con características pequeñas (menos de 100 μm), uniformidad mecánica y velocidades de acumulación de hasta 1,8 pulgadas por hora. Aunque la mejor velocidad de construcción sigue siendo menos de la mitad de la velocidad más rápida obtenida usando luz UV, podría mejorarse aún más aumentando la intensidad de la luz o añadiendo otros componentes a la resina, dicen los investigadores.
Créditos imágenes: Adapted from ACS Central Science 2020, DOI: 10.1021/acscentsci.0c00929
