El motor eléctrico más barato del mundo cuesta 50 céntimos y se fabrica en tres horas con impresión 3D
La plataforma multimaterial del MIT combina cinco materiales en una única operación de impresión 3D
La investigación está financiada por Empiriko Corporation y la Fundación La Caixa abre la puerta a la producción de motores para coches eléctricos
El coste de materiales por dispositivo se reduce drásticamente frente a semanas de fabricación convencional
Un reciente avance en la impresión 3D nos acerca un paso más a la posibilidad de descargar en nuestro ordenador el archivo de un coche y empezar a producirlo.
No es todavía una realidad extendida, pero el MIT ha conseguido imprimir el primer motor eléctrico totalmente en 3 en sólo tres horas y con 50 céntimos de dólar (0,43 euros) de coste.
Un equipo de investigadores del instituto tecnológico ha demostrado así que es posible producir una máquina eléctrica completa utilizando una única plataforma de manufactura aditiva multimaterial.
Bajo coste y menos tiempo
El bajo coste estimado de los materiales empleados es un paso más frente a los procesos convencionales que requieren equipamiento especializado, centros industriales dedicados y tiempos de producción de semanas o incluso meses.
Esta investigación financiada, en parte, por Empiriko Corporation y la Fundación La Caixa, abre la puerta a realizar este tipo de procesos a distancia, con un coste prácticamente democratizador y con un bajo impacto ambiental.
Los investigadores del MIT desarrollaron una plataforma de impresión 3D que puede utilizar múltiples materiales funcionales para imprimir completamente un dispositivo electrónico complejo, como un motor lineal eléctrico, en cuestión de horas. Fuente: MIT).
Primer motor eléctrico 3D
El estudio, publicado en la revista científica Virtual and Physical Prototyping, describe cómo Jorge Cañada, Zoey Bigelow y el científico principal Luis Fernando Velásquez-García, del Laboratorio de Tecnología de Microsistemas del MIT, adaptaron una impresora 3D comercial de escritorio para procesar cinco materiales funcionales de forma simultánea.
El sistema emplea cuatro herramientas de extrusión que trabajan de manera coordinada en un único proceso de impresión, sin necesidad de trasladar el trabajo a diferentes máquinas o instalaciones.
El resultado es el primer motor eléctrico lineal completamente impreso en 3D del que se tiene constancia, fabricado integrando materiales dieléctricos, conductores eléctricos, magnéticos blandos, magnéticos duros y flexibles en una sola operación.
La impresión 3D consigue así superar uno de los principales obstáculos históricos de la manufactura aditiva: la imposibilidad de combinar materiales con requisitos de procesado radicalmente distintos en una misma plataforma.
Impresora 3D de grandes dimensiones.
Cinco materiales, una máquina
La innovación técnica central reside en la capacidad de la plataforma para combinar formas de alimentación muy distintas —filamento, pélets y tinta conductora de plata— en una operación continua.
La impresora fue equipada con un extrusor de pélets, una bomba de jeringa construida a medida para la tinta conductora, y un calentador para el curado in situ, todo ello ensamblado por menos de 4.000 dólares en componentes.
El sistema procesa PLA (ácido poliláctico) como soporte estructural y aislante, tinta de plata para las bobinas, pélets de nylon 12 con FeSiAl para los núcleos magnéticos blandos, pélets de ferrita de estroncio en nylon para los imanes permanentes, y filamento de poliuretano termoplástico para el muelle elástico.
Rendimiento superior a precedentes
El tipo de motor logrado es lineal, es decir, genera movimiento rectilíneo, a diferencia de los motores rotativos presentes en los vehículos eléctricos. Sin embargo, los investigadores consideran que la traslación de esta tecnología al sector de la movilidad eléctrica es técnicamente viable a medio plazo.
Ya han demostrado la fabricación mediante extrusión 3D de rodamientos de bolas, rodillos y engranajes planetarios, componentes mecánicos esenciales en cualquier motor rotativo, e incluyen en el estudio el diseño conceptual de un motor rotativo fabricable con el mismo hardware.
Camino hacia los motores rotativos
Los investigadores identifican tres pasos para alcanzar la fabricación monolítica completa de máquinas eléctricas. El primero es integrar la magnetización de los imanes en el propio proceso de impresión 3D.
El segundo es demostrar la fabricación de motores eléctricos rotativos, los utilizados en vehículos eléctricos y generadores. El tercero consiste en lograr que todos los componentes se produzcan en un único paso continuo sin ensamblado posterior.
Impacto en la cadena de suministro
Las implicaciones industriales de esta innovación para la fabricación de motores eléctricos mediante impresión 3D son de gran alcance. La posibilidad de producir componentes de alto rendimiento in situ, con alta personalización geométrica, bajo desperdicio de material y a coste mínimo podría transformar tanto la manufactura industrial como la respuesta ante situaciones de emergencia o fabricación en entornos remotos.
El MIT señala expresamente aplicaciones en robótica, prótesis funcionalizadas, sistemas médicos y exploración espacial como ámbitos de impacto directo de esta plataforma.
