La fotopolimerización VAT es una técnica de impresión 3D que consiste en verter una resina fotosensible en un cubo o balde y luego endurecerla selectivamente hasta obtener la forma deseada mediante láser o luz ultravioleta. Sin embargo, este proceso se utiliza principalmente solo con polímeros fotosensibles, lo que limita sus aplicaciones.
Si bien se han desarrollado algunos métodos de impresión 3D para convertir estos polímeros impresos en metales y cerámicas más resistentes, Daryl Yee, director del Laboratorio de Química de Materiales y Fabricación de la Escuela de Ingeniería de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, en Suiza, explica que los materiales producidos con estas técnicas presentan graves inconvenientes estructurales. «Estos materiales tienden a ser porosos, lo que reduce significativamente su resistencia, y las piezas sufren una contracción excesiva, lo que provoca deformaciones», afirma.
Ahora, Yee y su equipo encontraron una solución única a este problema. En lugar de usar luz para endurecer una resina preinfundida con precursores metálicos, como se hacía con métodos anteriores, el equipo de la EPFL primero crea un andamiaje 3D a partir de un simple gel a base de agua llamado hidrogel. Después, infunden este hidrogel «en blanco» con sales metálicas, antes de convertirlas químicamente en nanopartículas metálicas que permean la estructura. Este proceso puede repetirse para obtener compuestos con concentraciones muy altas de metal.
Tras 5-10 ciclos de crecimiento, un último paso de calentamiento quema el hidrogel restante, dejando el producto final: un objeto metálico o cerámico con la forma del polímero original, con una densidad y resistencia sin precedentes. Dado que los hidrogeles solo se infunden con las sales metálicas tras su fabricación, esta técnica permite transformar un único hidrogel en múltiples compuestos, cerámicas o metales diferentes.
“Nuestro trabajo no solo permite la fabricación de metales y cerámicas de alta calidad con un proceso de impresión 3D accesible y de bajo costo; también resalta un nuevo paradigma en la fabricación aditiva donde la selección del material ocurre después de la impresión 3D, en lugar de antes”, resume Yee.