Imprimir gotas de líquido magnético

Materiales hasta ahora exclusivamente duros y rígidos también pueden ser blandos, gracias a esta nueva técnica para producir una suerte de “imanes líquidos”, unos imanes flexibles a través de unas gotas de líquido magnéticas.

El hallazgo se detalle en un artículo publicado en la revista Science por parte de un equipo liderado por el científico de materiales Thomas Russell, de la Universidad de Massachusetts Amherst.

Reconfigurable ferromagnetic liquid droplets BY Xubo LiuNoah KentAlejandro  CeballosRobert StreubelYufeng JiangYu ChaiPaul Y. KimJoe ForthFrances HellmanShaowei ShiDong WangBrett A. HelmsPaul D. AshbyPeter FischerThomas P. RusellSCIENCE  : 264-267.

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El material revolucionario podría conducir a dispositivos líquidos magnéticos imprimibles en 3D para la fabricación de electrónica flexible, o células artificiales que suministran en terapias farmacológicas dirigidas a las células enfermas.

Todas estas tecnologías se basan en imanes hechos de materiales sólidos. Pero, ¿y si pudieras hacer un dispositivo magnético con líquidos? Utilizando una impresora 3D modificada, un equipo de científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía ha hecho precisamente eso. Sus hallazgos, que se publicaron el pasado 19 de julio en la revista Science, podrían llevar a una clase revolucionaria de dispositivos líquidos imprimibles para una variedad de aplicaciones, desde células artificiales que ofrecen terapias dirigidas contra el cáncer hasta robots líquidos flexibles que pueden cambiar su forma para adaptarse a su entorno.

“Hemos hecho un nuevo material que es tanto líquido como magnético. Nadie ha observado esto antes”, señaló Tom Russell, profesor visitante del Berkeley Lab y profesor de ciencias e ingeniería de polímeros de la Universidad de Massachusetts en Amherst, que dirigió el estudio. “Esto abre la puerta a una nueva área de la ciencia de la materia blanda magnética.”

Las impresoras 3D como herramientas científicas

impresoras 3D Y CIENCIA - Buscar con Google

Ortiz Gil, Amelia. Las impresoras 3D como herramientas científicas. En: Encuentros multidisciplinares, ISSN-e 1139-9325, Vol. 21, Nº 61, 2019 (Ejemplar dedicado a: El acceso abierto al conocimiento científico)

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La manufacturación aditiva, también llamada prototipado rápido o más familiarmente impresión 3D, ha irrumpido con fuerza en nuestra sociedad y ciertamente ha llegado para quedarse. Esta tecnología revolucionará nuestro modo de vivir, de aprender y de trabajar. El abanico de materiales que pueden ser impresos en 3D (de momento con impresoras específicas) no deja de aumentar, creciendo simultáneamente sin cesar sus campos de aplicación.

A ello han contribuido en los últimos años los importantes avances logrados en el diseño y funcionamiento de las impresoras 3D, que han permitido un considerable abaratamiento en su precio y mejoras notables en su eficacia y facilidad de manejo. Su potencial para crear casi cualquier objeto que uno pueda imaginar, con gran precisión y con casi cualquier material, hace que tengan un sinfín de aplicaciones en la industria, la enseñanza, la investigación e incluso en el hogar.

Matemáticos determinan la forma ideal del ala para el vuelo

La mejor forma del ala

Un equipo de matemáticos determina la forma de ala ideal para un vuelo rápido, un descubrimiento que promete mejores métodos para recolectar energía del agua y mejorar la velocidad del aire.

El trabajo se basa en una técnica que imita la biología evolutiva para determinar qué estructura produce el mejor ritmo de vuelo.
Los científicos realizaron una serie de experimentos en el Laboratorio de Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Nueva York. Crearon alas impresas en 3D que se baten mecánicamente y compiten entre sí, con los ganadores “reproduciéndose” mediante un algoritmo evolutivo o genético para crear voladores cada vez más rápidos.

Sophie Ramananarivo ; Thomas Mitchel ; Leif Ristroph. Improving the propulsion speed of a heaving wing through artificial evolution of shapeProceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences.  Published: 

 http://doi.org/10.1098/rspa.2018.0375

American Physics Society nos muestra en un vídeo estas pruebas. (AQUI)

Para imitar este proceso de reproducción, los investigadores comenzaron el experimento con 10 formas de alas diferentes de las cuales se midieron las velocidades de propulsión. Luego el algoritmo seleccionó pares de las alas más rápidas (“padres”) y combinó sus atributos para crear “hijas” aún más rápidas que luego se imprimieron en 3D y probaron. Repitieron este proceso para crear 15 generaciones de alas, con cada generación produciendo descendencia más rápido que la anterior.

“Consideramos el trabajo como un estudio de caso y una prueba de concepto para una clase mucho más amplia de problemas de ingeniería complejos, especialmente aquellos que involucran objetos en flujos, como la racionalización de la forma para minimizar el arrastre de una estructura –observa Leif Ristroph, profesor asistente en el Instituto Courant de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Nueva York–. Creemos que esto podría usarse, por ejemplo, para optimizar la forma de una estructura para recolectar la energía en ondas de agua”.

Impresión 3D con Biomateriales : menos residuos y energía.

Resultado de imagen de 3D Printing with Biomaterials

Wijk, A. J. M. v. and I. v. Wijk (2015). [e-Book] 3D Printing with Biomaterials – Towards a Sustainable and Circular Economy. Amsterdam, The Netherlands, IOS Press, 2015

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La fabricación aditiva o la impresión en 3D, la fabricación de un producto capa por capa, ofrece una gran libertad de diseño y ciclos de desarrollo de producto más rápidos, así como un bajo coste de puesta en marcha de la producción, producción bajo demanda y producción local.

En principio, cualquier producto puede fabricarse mediante fabricación aditiva. Incluso se pueden imprimir alimentos y células orgánicas vivas. Podemos crear, diseñar y fabricar lo que queramos en el lugar que queramos. La impresión en 3D creará una revolución en la fabricación, un verdadero cambio de paradigma. La impresión en 3D tiene la promesa de fabricar con menos residuos y energía. Podemos imprimir metales, cerámica, arena, materiales sintéticos como plásticos, alimentos o células vivas. Sin embargo, la producción de plásticos se basa hoy en día en combustibles fósiles. Y ahí es donde presenciamos un cambio de paradigma también. La producción de estos materiales sintéticos puede basarse también en biomateriales con biomasa como materia prima: Impresión 3D y biomateriales. Además, la combinación de la impresión en 3D con biomateriales promete realizar una economía verdaderamente sostenible y circular

Imprimir con ondas de sonido

Un nuevo método de impresión que utiliza ondas de sonido para generar gotas de líquidos con un rango de composición y viscosidad sin precedentes ha sido desarrollado por investigadores de la Universidad de Harvard.

Acoustophoretic printing.  Daniele ForestiKatharina T. KrollRobert Amissah…  SCIENCE ADVANCES ( : EAAT1659

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Los métodos de impresión basados en gotas son ampliamente utilizados en aplicaciones que van desde micromatrices biológicas hasta la fabricación aditiva. Sin embargo, los enfoques comunes, como la impresión por chorro de tinta o electrohidrodinámica, sólo son adecuados para materiales con baja viscosidad o propiedades electromagnéticas específicas, respectivamente. Mientras que las fuerzas acústicas en el aire son independientes del material, son típicamente débiles y aún no se han aprovechado para la impresión de materiales. Este trabajo introduce un método de impresión acústico que permite patrones de caída bajo demanda de una amplia gama de materiales blandos, incluyendo fluidos newtonianos, cuyas viscosidades abarcan más de cuatro órdenes de magnitud (0,5 a 25.000 mPa-s) y fluidos de tensión de fluencia (τ > 50 Pa).