Ensamblar piezas mediante levitación acústica

Ensamblar piezas mediante levitación acústica

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Unos investigadores han desarrollado un novedoso sistema para ensamblar piezas mediante levitación acústica.

“LeviPrint es un sistema para ensamblar objetos sin contacto, mediante manipulación acústica. Generamos campos acústicos que atrapan pequeñas partículas, gotas de pegamento y, lo más relevante, elementos alargados como palos que se pueden manipular y reorientar mientras los levitamos. En resumen, es un sistema totalmente funcional para fabricar estructuras 3D utilizando la manipulación sin contacto”. Así lo explican Asier Marzo e Iñigo Ezcurdia, investigadores de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) en España, quienes junto con Rafael Morales (Ultraleap Ltd, Reino Unido) y Marco Andrade (Universidad de Sao Paulo, Brasil) son autores de un estudio titulado “LeviPrint: Contactless Fabrication using Full Acoustic Trapping of Elongated Parts”.

Esta investigación se presentará públicamente en agosto en Vancouver (Canadá) en SIGGRAPH, el congreso más importante de gráficos por computadora y técnicas interactivas donde presentan sus trabajos empresas como Nvidia, Disney Research o Facebook Reality Labs.

Según señala Asier Marzo, investigador principal y miembro del Instituto Smart Cities (ISC) de la UPNA, “hemos diseñado un levitador integrado con un brazo robótico y un dispensador de líquidos para fabricar sin contacto objetos complejos”. A diferencia de las técnicas ordinarias de ensamblaje y fabricación, donde las piezas están en contacto directo con la máquina, estos investigadores utilizan la manipulación acústica para colocar y orientar piezas sin tocarlas en procesos de montaje. “Podemos manipular piezas pequeñas y frágiles, así como líquidos o polvo, aportando más versatilidad a los procesos. Hay menos contaminación cruzada, ya que el manipulador no toca el material. Además, permite técnicas de fabricación que no se pueden lograr con impresión 3D tradicional tales como agregar elementos sobre piezas existentes o fabricar dentro de recipientes cerrados desde el exterior” comenta Iñigo Ezcurdia, estudiante de doctorado y autor principal de la investigación.

Estructura creada únicamente con líquido endurecido mediante rayos ultravioleta. (Foto: UPNA)

Contribuciones novedosas

Según explican, “la levitación y manipulación de pequeñas partículas y gotas se había logrado antes, pero no existía ningún trabajo sobre cómo atrapar en posición y orientación objetos alargados; esta investigación permite utilizar segmentos, palos o vigas para la fabricación de estructuras robustas, ligeras y complejas de una forma rápida y sin contacto”.

Entre algunas de las técnicas propuestas se utiliza un pegamento especial que es líquido y se solidifica con luz ultravioleta. Aunque también es posible fabricar piezas que están compuestas solo de pegamento, normalmente las estructuras se fabrican ensamblando con este pegamento partículas y segmentos alargados. Por ejemplo, el sistema atrapa con el levitador acústico una gota de pegamento dispensada por una jeringa. La gota es levitada hasta la posición donde se agregará (ensamblará) la siguiente pieza. El sistema recoge un segmento o partícula, lo posiciona junto a los anteriores y se utiliza luz ultravioleta para el secado del pegamento y unión de la nueva pieza a la estructura.

El campo ultrasónico puede atravesar telas, mallas y otros materiales. Por ejemplo, los investigadores construyeron un barco dentro de una botella de malla metálica, introduciendo sin contacto materiales desde el exterior a través de una pequeña abertura. “Si Leviprint se adaptara para funcionar en medios acuosos —indican—, podría ensamblar estructuras complejas en medios de cultivo celular y tal vez incluso dentro de seres vivos». (Fuente: UPNA)

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