Nuevos diseños mejoran la resistencia de los materiales impresos en 3D
Un equipo de investigadores de Penn Engineering ha desarrollado una nueva técnica para mejorar la durabilidad de los materiales impresos en 3D. A través de la introducción de irregularidades controladas en su estructura, han logrado que los materiales sean hasta 2.6 veces más resistentes a las fracturas en comparación con los diseños convencionales.
Rompiendo con la simetría para mejorar la resistencia
Tradicionalmente, las estructuras impresas en 3D utilizan patrones repetitivos que, si bien proporcionan rigidez, pueden ser vulnerables a la propagación de grietas. En este estudio, los investigadores encontraron que al desplazar los puntos de conexión en una red en aproximadamente un 15% con respecto a sus posiciones regulares, se generaba una mayor resistencia a la fractura.
Inspiración en la naturaleza: el secreto detrás de la resistencia
La clave de este avance radica en la imitación de estructuras presentes en la naturaleza, como el hueso o el nácar (madreperla), los cuales logran mayor resistencia a través de microirregularidades en su composición. Este diseño distribuido ayuda a disipar mejor la energía cuando se enfrenta a fuerzas mecánicas, evitando la propagación rápida de grietas.
Pruebas experimentales y validación del método
Para probar su hipótesis, los investigadores utilizaron muestras de polimetilmetacrilato (PMMA) cortadas con láser y realizaron miles de simulaciones computacionales. Descubrieron que, aunque los materiales con diseño irregular presentaban una ligera reducción de resistencia (?25%), mantenían una rigidez similar a las estructuras convencionales, mientras que su capacidad de resistir fracturas aumentaba notablemente.
Implicaciones para la industria y facilidad de aplicación
A diferencia de otros métodos para fortalecer materiales, esta técnica no requiere aditivos ni recubrimientos especializados, sino únicamente modificaciones en el diseño estructural. Esto la hace viable para su aplicación en sectores como el aeroespacial, dispositivos médicos y la industria automotriz, sin necesidad de cambios en los procesos de fabricación actuales.
Una nueva era en materiales impresos en 3D
Este avance demuestra que pequeñas variaciones geométricas pueden generar un gran impacto en la resistencia de los materiales impresos en 3D. Gracias a su compatibilidad con tecnologías existentes como impresión 3D y corte láser, esta innovación tiene el potencial de transformar la fabricación de componentes en múltiples industrias, ofreciendo mayor durabilidad sin costos adicionales significativos.
Fuente: blog.seas.upenn.edu
