Las impresiones láser 3D son unas de las soluciones tecnológicas más prometedoras del futuro, pero ahora están por llegar a un punto inimaginable. A través de una nueva técnica se podrá aumentar su velocidad de impresión entre 1.000 y 10.000 veces, lo que también reducirá los costes del proceso en hasta un 98 por ciento.
Los creadores explican que, al controlar el espectro láser a través del enfoque temporal, la tecnología de impresión de litografía de dos fotones con proyección de femtosegundos (FP-TPL), permite que el proceso de impresión láser 3D se realice de forma paralela capa por capa en lugar de punto por punto como hasta ahora.
El profesor Shih-Chi Chen y su equipo del Departamento de Ingeniería Mecánica y Automática de la Universidad China de Hong Kong (CUHK), ha publicado este avance tecnológico en la revista Science.
La tecnología de impresión tridimensional a nanoescala convencional, es decir, la polimerización de dos fotones (TPP), funciona en forma de escaneo punto por punto. Como tal, incluso un objeto del tamaño de un centímetro puede tardar varios días o semanas en fabricarse. El proceso de impresión lleva mucho tiempo y es mucho más caro, lo que impide aplicaciones prácticas e industriales. Para aumentar la velocidad, a menudo se sacrifica la resolución del producto terminado.
El profesor Chen y su equipo han superado el problema desafiante explotando el concepto de enfoque temporal, donde se forma una lámina de luz de femtosegundos programable en el plano focal para la nanograbación paralela; esto se traduce o equivale a proyectar simultáneamente millones de focos láser en el plano focal, reemplazando el método tradicional de enfoque y escaneo láser en un solo punto. En otras palabras, la tecnología FP-TPL puede fabricar un plano completo dentro del tiempo que el sistema de escaneo de puntos fabrica un punto.
Lo que hace que FP-TPL sea una tecnología disruptiva es que no solo mejora en gran medida la velocidad, sino que también mejora la resolución, y reduce el coste. El profesor Chen señaló que el hardware típico en un sistema TPP incluye una fuente de láser de femtosegundos y dispositivos de escaneo de luz, por ejemplo, un dispositivo de microespejo digital (DMD). Dado que el costo principal del sistema TPP es la fuente láser con una vida útil típica de unas 20.000 horas, reducir el tiempo de fabricación de días a minutos puede extender en gran medida la vida útil del láser e indirectamente reducir el costo promedio de impresión en un 98 por ciento.
Debido al lento proceso de escaneo de puntos y la falta de capacidad para imprimir estructuras de soporte, los sistemas TPP convencionales no pueden fabricar grandes estructuras complejas y sobresalientes. La tecnología FP-TPL ha superado esta limitación por su alta velocidad de impresión, es decir, las piezas parcialmente polimerizadas se unen rápidamente antes de que puedan alejarse en la resina líquida, lo que permite la fabricación de estructuras complejas y colgantes a gran escala.
El profesor Chen dijo en un comunicado que la tecnología FP-TPL puede beneficiar a muchos campos; por ejemplo, nanotecnología, materiales funcionales avanzados, micro-robótica y dispositivos médicos y de entrega de medicamentos. Debido a su velocidad significativamente mayor y costos reducidos, la tecnología FP-TPL tiene el potencial de ser comercializada y ampliamente adoptada en varios campos en el futuro, fabricando dispositivos de escala media a grande.
