Investigadores de la Universidad de Tsinghua han desarrollado una técnica revolucionaria de impresión 3D capaz de fabricar objetos a escala milimétrica en menos de un segundo, superando ampliamente la velocidad de los métodos volumétricos actuales. Este avance, publicado en la revista Nature, presenta un sistema denominado síntesis incoherente digital de campos de luz holográficos (DISH). La novedad reside en su capacidad para construir estructuras complejas utilizando un proceso mucho más rápido y eficiente que las técnicas convencionales.
Impresión 3D volumétrica sin movimiento del material
A diferencia de la litografía axial computarizada (CAL) y otras metodologías volumétricas que requieren rotar el contenedor de resina o la fuente de luz para proyectar patrones en la resina fotosensible, el método DISH elimina por completo la necesidad de mover la resina. Esta ausencia de movimiento mecánico minimiza problemas de estabilidad, reduce la complejidad de los sistemas y elimina los límites de velocidad impuestos por la rotación del recipiente. Además, evita la necesidad de usar volúmenes de resina más gruesos para prevenir desplazamientos antes del curado.
El sistema DISH utiliza un periscopio óptico que gira rápidamente, hasta diez veces por segundo, para proyectar múltiples patrones de luz desde diferentes ángulos. Estas proyecciones digitales, controladas por un dispositivo de micromatrices digitales, se dirigen a través de una superficie óptica plana hacia la resina. Al combinarse secuencialmente, crean una distribución tridimensional completa de intensidad lumínica que solidifica la estructura casi de forma simultánea.
La técnica ha demostrado poder imprimir 3D objetos milimétricos en tan solo 0,6 segundos, con una tasa volumétrica de aproximadamente 333 milímetros cúbicos por segundo. La resolución mínima alcanza los 12 micrómetros, con una consistencia cercana a 19 micrómetros mantenida a lo largo de un centímetro de profundidad, superando las limitaciones típicas del campo de enfoque en sistemas ópticos estándar.
Optimización holográfica para mayor precisión en impresión 3D
Uno de los aspectos clave para lograr esta precisión es un proceso iterativo de optimización aplicado a los patrones holográficos para cada ángulo de proyección. Este método mejora la acumulación de energía luminosa dentro del volumen de resina, esencial para un curado eficiente y uniforme. Aunque todavía en fase experimental, la tecnología DISH abre la puerta a aplicaciones que requieren fabricación rápida a microescala, como componentes microópticos, robótica compacta, electrónica flexible y estructuras biomédicas.
Este avance en impresión 3D volumétrica representa un salto significativo en tecnología aditiva, aunque todavía queda por confirmar su viabilidad comercial. Los próximos desarrollos definirán si el método DISH puede integrarse en procesos industriales, pero su potencial queda patente en esta demostración que allana el camino hacia la producción ultrarrápida y de alta resolución a pequeña escala.