Una nueva tecnología para la impresión 3D de objetos complejos basada en celulosa. Biblioteca técnica gratuita Noticias

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Nueva tecnología para la impresión 3D de objetos complejos a base de celulosa

05.04.2020

Un grupo de investigadores de ETH Zurich ha encontrado una forma de procesar celulosa mediante impresión 3D para crear objetos de complejidad casi ilimitada que contienen grandes cantidades de celulosa.

La nueva tecnología combina la impresión directa de tinta (DIW) y un proceso de compactación de materiales que aumenta el contenido de celulosa del objeto impreso hasta en un 27 %.

Los científicos primero imprimieron el objeto usando "tinta de agua". La composición de la tinta incluye solo agua, en la que se mezclaron partículas de celulosa y fibras de varios cientos de nanómetros de tamaño. El contenido de celulosa es de seis a 14% del volumen total de tinta.

Luego, los científicos colocaron el objeto impreso en un baño de solventes orgánicos. Dado que a la celulosa no le gustan los disolventes orgánicos, sus partículas tienden a adherirse entre sí. Entonces las partículas de celulosa se compactan y depositan en el objeto.

En el siguiente paso, los investigadores sumergieron los objetos en una solución que contenía un precursor de plástico sensible a la luz (el llamado "precursor" del plástico, la sustancia de la que está hecho el plástico). Cuando se eliminó el solvente por evaporación, los precursores plásticos penetraron en la estructura del objeto a base de celulosa. Luego, para que los precursores se convirtieran en plástico duro, se dirigió luz ultravioleta al objeto impreso. Esto hizo posible obtener un material compuesto con un contenido de celulosa superior al 27%: es decir, el contenido de partículas de celulosa aumentó del 6-14% al 27%.

Según el tipo de precursor plástico utilizado, pueden controlar las propiedades mecánicas de los objetos impresos, como la elasticidad o la resistencia. Esto le permite crear piezas duras o blandas.

Usando este método, los investigadores pudieron producir varios objetos compuestos, incluso muy frágiles: por ejemplo, una "escultura" de una llama de solo un milímetro de espesor. La tecnología tiene un inconveniente: la compactación de piezas impresas con un espesor de pared de más de cinco milímetros conduce a una distorsión de la estructura, ya que la superficie del objeto compactado se comprime más rápido que su núcleo.

En el futuro, será posible fabricar, por ejemplo, envases e incluso implantes de cartílago a partir del nuevo material. Esta tecnología también puede ser de interés para la industria automotriz. Los fabricantes de automóviles japoneses ya han creado un prototipo de automóvil deportivo cuyas partes de la carrocería están hechas casi en su totalidad de materiales a base de celulosa.

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Los sistemas de calefacción urbana, como los de Finlandia, suministran calor a varios edificios desde una única fuente, lo que los hace eficientes y convenientes. Sin embargo, hasta hace poco, las principales fuentes de calor para estos sistemas eran la biomasa, el carbón, el gas natural y otros tipos de combustibles, a menudo costosos y que afectan negativamente al medio ambiente.

Finlandia enfrenta el desafío de reducir sus emisiones de carbono y costos de combustible. La solución se encontró en el uso del calor generado por los procesos industriales, y aquí la minería de Bitcoin juega un papel clave.

Las empresas locales ya han integrado granjas mineras con instalaciones de calefacción urbana y planean utilizar agua a alta temperatura de los mineros para alimentar los sistemas de calefacción. Este enfoque no sólo aumenta la eficiencia de la producción de calor, sino que también reduce el impacto negativo sobre el medio ambiente.

Aprovechar el calor de la minería de criptomonedas representa un paso importante hacia una calefacción sostenible y eficiente. Esta innovación no sólo ayuda a resolver los problemas de calefacción de Finlandia, sino que también podría convertirse en un modelo para otros países que enfrentan desafíos similares.

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