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Impresiones de carbono Materiales asombrosos
Utilizando su experiencia en química, el CEO Joseph DeSimone ha adoptado un enfoque completamente nuevo para la fabricación avanzada, permitiendo que Carbon, número 18 en nuestra lista de las 50 empresas más inteligentes, imprima materiales con una amplia gama de propiedades útiles. 27 de junio de 2017
leonardo greco
Un elegante brazo mecánico se sumerge en un charco de lo que parece tinta gris lechosa en el laboratorio de Carbon en Redwood City, California (consulte '50 Smartest Companies 2017'). El brazo negro se mueve lentamente hacia arriba, sacando un cubo de plástico enrejado del baño, brillante y chorreando tinta: un modelo a gran escala de la estructura porosa del hueso.
Joseph DeSimone, CEO y cofundador de Carbon, observa. DeSimone, un químico de polímeros, ayudó a inventar estas máquinas, y todavía disfruta viéndolas funcionar. Es una forma de impresión 3D, pero se realiza de una forma novedosa que es más rápida que las técnicas anteriores y funciona con muchos más tipos de plásticos. La forma en que la impresora saca el objeto suavemente del charco de líquido lechoso, milímetro a milímetro, da la ilusión de que está emergiendo una estructura existente. De hecho, el líquido es un material precursor sensible a la luz; un proyector digital proyecta continuamente luz ultravioleta en la parte inferior de la red, el primero de los dos pasos que endurecen el material para formar el objeto de plástico.
Esta historia fue parte de nuestra edición de julio de 2017
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Usando su proceso para imprimir rápidamente objetos con polímeros de alto rendimiento como poliuretanos y epoxis, Carbon, de cuatro años, está siguiendo un enfoque fundamentalmente diferente de otros métodos de impresión 3D, que colocan capas de plástico una a la vez. Eso limita la calidad de muchos productos impresos en 3D, pero Carbon fabrica un objeto en un proceso continuo, evitando algunos problemas típicos. DeSimone dice que su tecnología permite que Carbon imprima objetos de polímero rápidamente, en algunos casos miles de veces más rápido que otras impresoras 3-D, y utiliza una gama más amplia de materiales, incluidos elastómeros similares al caucho y plásticos duros y duraderos.
Las Adidas Futurecraft 4D incluyen entresuelas impresas por Carbon.
La tecnología para la impresión 3D existe desde la década de 1980; a los fanáticos les ha intrigado el potencial para generar fácilmente objetos con estructuras complejas que no se pueden hacer con otras técnicas, y para personalizar objetos como dispositivos médicos o ropa tan fácilmente como se pueden imprimir diferentes imágenes en una hoja de papel. Sin embargo, dos desafíos han mantenido a la impresión 3D como una tecnología de nicho: su baja velocidad y la gama limitada de materiales para los que ha sido adecuada. Recientemente, empresas como HP, que vende impresoras 3D para fabricar piezas de nailon de alta resistencia, y Desktop Metal (ver La impresora 3D que finalmente podría cambiar la fabricación), cuya máquina utiliza varias aleaciones de metal, han intentado hacer que la tecnología más relevante para la fabricación al aumentar su velocidad y utilizar materiales industrialmente deseables. El carbono se une a este campo cada vez más concurrido. Respaldada con $222 millones de inversionistas que incluyen a GE Ventures y Google Ventures de Alphabet, la compañía ha creado un proceso que llama síntesis de luz digital en lugar de impresión 3D, una forma de aludir a su química novedosa.
Agregando credibilidad a la afirmación de DeSimone de que la impresión 3D finalmente está lista para fabricar piezas personalizadas en masa es la creciente lista de clientes que pagan de Carbon. El volumen y la velocidad que podemos lograr con la síntesis de luz digital pionera de Carbon no tiene precedentes, dice Paul Gaudio, director creativo global de Adidas. Es casi mágico. Adidas probó otras impresoras 3-D mientras buscaba hacer zapatos personalizados para el mercado masivo, pero ninguna de ellas podía operar a gran escala. Ahora utilizará la tecnología de Carbon para fabricar entresuelas de elastómero para calzado deportivo, comenzando con 5000 pares este otoño e invierno. La compañía espera imprimir millones de zapatos, incluidos modelos personalizados, para 2021. Otros clientes están aprovechando la tecnología de Carbon para imprimir piezas para motocicletas eléctricas, granjas de servidores y sistemas de refrigeración, todos los cuales han sido difíciles o imposibles de fabricar. con otros métodos.
Mezcla de Polímeros
Antes de fundar Carbon en 2013, DeSimone pasó más de 20 años como químico de polímeros en la Universidad de Carolina del Norte. En 2012, cuando la impresión 3D se estaba volviendo popular entre los piratas informáticos que usaban modelos de escritorio, recibió una llamada de Alex Ermoshkin, un exalumno y empleado de una empresa de entrega de medicamentos que DeSimone había puesto en marcha a principios de la década de 2000. Ermoshkin se acercó a él con una idea de negocios: ¿estaría interesado en iniciar una empresa para fabricar impresoras 3D más baratas?
DeSimone, que tenía algo de experiencia con la tecnología, estaba intrigado. Sugirió que Ermoshkin hiciera una búsqueda de patentes para ver qué faltaba en el campo. Ermoshkin encontró muchas descripciones de formas de imprimir objetos tridimensionales una capa a la vez, algunas usando luz ultravioleta para unir bloques de construcción químicos y endurecerlos para formar polímeros. La estereolitografía es uno de los métodos originales de impresión en 3D, pero siempre ha estado limitada por las propiedades de dichos plásticos curables con UV, que no han incluido la durabilidad ni la flexibilidad. Además, los productos resultantes formados en capas tendían a ser débiles. La estereolitografía es útil para hacer prototipos, pero no para piezas finales. Además, las imprentas eran muy lentas, tardaban horas o incluso días en hacer objetos grandes.
Los dos comenzaron a pensar en cómo imprimir sin parar. Se inspiraron, dice DeSimone, en la imagen del robot humanoide T-1000 saliendo de un charco de líquido metálico para pararse sobre dos pies en la película de 1991. Terminator 2: el día del juicio. En el sistema que imaginaron DeSimone y Ermoshkin, los patrones de luz se proyectaban en el baño, como imágenes en una pantalla de cine, a medida que el brazo de la impresora se movía hacia arriba. A medida que la luz endurecía el material, el objeto se formaba continuamente.
Entre los desafíos difíciles que el equipo tuvo que resolver estaba cómo evitar que los objetos se pegaran al fondo de la bañera. A DeSimone se le ocurrió la solución: una ventana permeable al oxígeno, que aprovecha el hecho de que este tipo de reacciones provocadas por los rayos UV son detenidas por el oxígeno. Es un pequeño detalle, pero crítico.
El vicepresidente de materiales de Carbon, Jason Rolland, dice que la compañía se ha centrado en superar las limitaciones de los polímeros curables con UV, desarrollando mezclas que ofrecen una amplia gama de propiedades. El sistema ahora puede imprimir con 12 clases de materiales — algunos duraderos, otros elásticos o blandos, algunos capaces de soportar pesos pesados. Uno, un éster de cianato que puede soportar temperaturas de hasta 231 °C, es adecuado para fabricar piezas de automóviles y aeroespaciales. Otra clase, los elastómeros, incluye los materiales blandos que utiliza Adidas. DeSimone prevé una tienda de aplicaciones para resinas desde la cual los clientes de la empresa pueden ordenar para imprimir lo que necesitan.
Ampliar
Carbon trabajó con Adidas en 150 iteraciones diferentes del elastómero en su nuevo calzado, que utiliza una entresuela impresa con una estructura de celosía. Las propiedades mecánicas de la estructura se pueden adaptar cambiando el patrón de los orificios y puntales de la celosía, llevando la personalización a una escala masiva.
En el vestíbulo de Carbon, una gran pantalla muestra el estado operativo de todas sus impresoras, tanto en el sitio como con los clientes. La empresa vende los dispositivos en un modelo de suscripción y luego trabaja con los clientes para seleccionar los materiales y diseños correctos. Aproximadamente cada seis semanas, Carbon envía actualizaciones de software basadas en lo que ve en el campo. — una táctica inspirada en Tesla, el antiguo empleador del vicepresidente de ingeniería de Carbon, Craig Carlson. Carbon ahora está diseñando un software de aprendizaje automático para ayudar a generar el diseño y los parámetros de impresión óptimos para cualquier producto dado. Queremos ver los problemas antes de imprimir, dice DeSimone.