What if 3D printing was 100x faster? | Joseph DeSimone

Joe DeSimone: ¿Y si las impresoras 3D fueran 100 veces más rápidas?

Traductor: Carlos Arturo Morales Revisor: Ciro Gomez

I'm thrilled to be here tonight

Me ilusiona estar aquí esta noche compartiendo algo

to share with you something we've been working on

en lo que estamos trabajando desde hace dos años,

for over two years,

algo del campo de la fabricación por adición,

and it's in the area of additive manufacturing,

also known as 3D printing.

también conocida como impresión 3D.

You see this object here.

Vean este objeto.

Parece bastante sencillo, pero es muy complejo a la vez.

It looks fairly simple, but it's quite complex at the same time.

It's a set of concentric geodesic structures

Es un conjunto de estructuras geodésicas concéntricas

with linkages between each one.

con conexiones entre cada una.

In its context, it is not manufacturable by traditional manufacturing techniques.

En su contexto, no se puede fabricar con técnicas tradicionales de manufactura.

It has a symmetry such that you can't injection mold it.

Tiene una simetría tal que no se puede moldear por inyección.

You can't even manufacture it through milling.

No se puede fabricar por fresado.

This is a job for a 3D printer,

Es un trabajo para una impresora 3D,

pero la mayoría de las impresoras 3D gastarían de 3 a 10 horas fabricándolo.

but most 3D printers would take between three and 10 hours to fabricate it,

and we're going to take the risk tonight to try to fabricate it onstage

Nosotros vamos a arriesgarnos a fabricarlo en el escenario esta noche

during this 10-minute talk.

durante esta charla de diez minutos.

Wish us luck.

Deséennos suerte.

Now, 3D printing is actually a misnomer.

La impresión 3D es, en realidad, un nombre inapropiado.

It's actually 2D printing over and over again,

Es, en realidad, impresión en 2D una sobre otra,

and it in fact uses the technologies associated with 2D printing.

y se usan, de hecho, tecnologías asociadas con la impresión 2D.

Think about inkjet printing where you lay down ink on a page to make letters,

Piensen en la impresión de inyección,

donde se pone tinta en un hoja para hacer letras,

and then do that over and over again to build up a three-dimensional object.

y luego se hace lo mismo una y otra vez para construir un objeto tridimensional.

In microelectronics, they use something

En microelectrónica se usa algo llamado litografía para hacer lo mismo,

called lithography to do the same sort of thing,

to make the transistors and integrated circuits

para hacer transistores y circuitos integrados

and build up a structure several times.

y construir una estructura varias veces.

These are all 2D printing technologies.

Esas son todas tecnologías de impresión en 2D.

Now, I'm a chemist, a material scientist too,

Ahora bien, soy químico y científico de materiales,

and my co-inventors are also material scientists,

y mis co-inventores son también científicos de materiales,

one a chemist, one a physicist,

químico el uno, físico el otro,

y nos empezamos a interesar en la impresión 3D.

and we began to be interested in 3D printing.

And very often, as you know, new ideas are often simple connections

Es bien sabido que, muchas veces,

la ideas nuevas son simples conexiones entre personas de comunidades diferentes

between people with different experiences in different communities,

con experiencias diferentes,

and that's our story.

y ese es nuestro caso.

Now, we were inspired

Fuimos inspirados por la escena del T-1000 de "Terminator 2",

by the "Terminator 2" scene for T-1000,

and we thought, why couldn't a 3D printer operate in this fashion,

que nos llevó a preguntamos, ¿por qué una impresora 3D

no podría operar de esta forma, haciendo que un objeto emergiera

where you have an object arise out of a puddle

de un charco, en esencia, en tiempo real y, esencialmente, con cero desperdicio

in essentially real time

with essentially no waste

to make a great object?

para hacer un objeto grande?

Si, exactamente como en la película.

Okay, just like the movies.

And could we be inspired by Hollywood

¿Podríamos, inspirados en Hollywood,

and come up with ways to actually try to get this to work?

encontrar formas de hacer que esto realmente funcionara?

And that was our challenge.

Y ese fue nuestro reto.

And our approach would be, if we could do this,

Nuestro enfoque sería,

si pudiéramos hacer esto, podríamos, en lo fundamental,

then we could fundamentally address the three issues holding back 3D printing

resolver los tres problemas que no dejan que la impresión 3D

from being a manufacturing process.

se convierta en un proceso de manufactura.

Uno: la impresión 3D dura una eternidad.

One, 3D printing takes forever.

There are mushrooms that grow faster than 3D printed parts. (Laughter)

Hay hongos que crecen más rápido que las partes impresas en 3D.

(Risas)

El proceso, capa por capa, produce defectos en las propiedades mecánicas,

The layer by layer process

leads to defects in mechanical properties,

and if we could grow continuously, we could eliminate those defects.

y si pudiéramos proceder de forma continua podríamos eliminar estos defectos.

Y si pudiéramos proceder más rápido, podríamos, de hecho,

And in fact, if we could grow really fast, we could also start using materials

empezar a usar materiales de autocurado y tener propiedades sorprendentes.

that are self-curing, and we could have amazing properties.

Si pudiéramos sacar esto adelante, imitar a Hollywood,

So if we could pull this off, imitate Hollywood,

podríamos, de hecho, encarar la manufactura 3D.

we could in fact address 3D manufacturing.

Our approach is to use some standard knowledge

Nuestro enfoque es usar conocimientos estándar

in polymer chemistry

de la química de polímeros para aprovechar la luz y el oxígeno

to harness light and oxygen to grow parts continuously.

en la fabricación continua de partes.

Light and oxygen work in different ways.

La luz y el oxígeno funcionan de manera diferente.

Light can take a resin and convert it to a solid,

La luz puede tomar una resina y convertirla en un sólido,

puede convertir un líquido en sólido.

can convert a liquid to a solid.

Oxygen inhibits that process.

El oxígeno inhibe ese proceso.

So light and oxygen are polar opposites from one another

Así que la luz y el oxígeno están en polos opuestos

desde el punto de vista químico,

from a chemical point of view,

and if we can control spatially the light and oxygen,

y si pudiéramos controlar en el espacio la luz y el oxígeno,

we could control this process.

podríamos controlar este proceso.

Nos referimos a esto como Interfaz de Producción Líquida Continua,

And we refer to this as CLIP. [Continuous Liquid Interface Production.]

CLIP, su sigla en inglés.

It has three functional components.

Tiene tres componentes funcionales.

One, it has a reservoir that holds the puddle,

Uno, un tanque que contiene el charco como el del T-1000.

just like the T-1000.

At the bottom of the reservoir is a special window.

En el fondo del tanque hay una ventana especial,

I'll come back to that.

volveré a eso luego.

In addition, it has a stage that will lower into the puddle

Tiene además, una plataforma que descenderá dentro del charco

and pull the object out of the liquid.

y sacará el objeto del líquido.

The third component is a digital light projection system

El tercer componente es un sistema de proyección de luz digital

underneath the reservoir,

que va debajo del tanque que ilumina con luz ultravioleta.

illuminating with light in the ultraviolet region.

Now, the key is that this window in the bottom of this reservoir,

La clave es que esta ventana en el fondo del tanque,

it's a composite, it's a very special window.

es un compuesto, es una ventana muy especial.

No solo es transparente a la luz, sino que es permeable al oxígeno.

It's not only transparent to light but it's permeable to oxygen.

It's got characteristics like a contact lens.

Tiene características de lente de contacto.

So we can see how the process works.

Así que podemos ver cómo funciona el proceso.

You can start to see that as you lower a stage in there,

Empiecen notando que si se hace descender una plataforma allí

en un proceso tradicional, con una ventana impermeable al oxígeno,

in a traditional process, with an oxygen-impermeable window,

you make a two-dimensional pattern

se hace un patrón de dos dimensiones

and you end up gluing that onto the window with a traditional window,

que termina pegándose en la ventana, en el caso de una ventana tradicional,

and so in order to introduce the next layer, you have to separate it,

y para colocar la siguiente capa, se tiene que separar aquello,

introduce new resin, reposition it,

poner más resina, reposicionar las cosas

and do this process over and over again.

y hacer este proceso una y otra vez.

But with our very special window,

Pero con nuestra ventana especial, somos capaces de hacer que

what we're able to do is, with oxygen coming through the bottom

el oxígeno que pasa por el fondo mientras la luz actúa,

as light hits it,

that oxygen inhibits the reaction,

inhiba la reacción y se forme una zona muerta.

and we form a dead zone.

This dead zone is on the order of tens of microns thick,

Esta zona muerta tiene unas decenas de micras de espesor,

so that's two or three diameters of a red blood cell,

dos o tres veces el diámetro de un glóbulo rojo,

justo en la ventana de la interfaz que se conserva líquida,

right at the window interface that remains a liquid,

and we pull this object up,

y hacemos que se levante este objeto,

and as we talked about in a Science paper,

y como lo mencionamos en un artículo en Science,

as we change the oxygen content, we can change the dead zone thickness.

cambiando el contenido de oxígeno, cambiamos el grosor de la zona muerta.

Y así tenemos una serie de variables que podemos controlar:

And so we have a number of key variables that we control: oxygen content,

el contenido de oxígeno, la luz, la intensidad de la luz, la dosis a curar,

the light, the light intensity, the dose to cure,

the viscosity, the geometry,

la viscosidad, la geometría,

and we use very sophisticated software to control this process.

y usamos software muy sofisticado para controlar este proceso.

The result is pretty staggering.

El resultado es realmente asombroso.

It's 25 to 100 times faster than traditional 3D printers,

Es de 25 a 100 veces más rápido que las impresoras 3D tradicionales,

lo cual es revolucionario.

which is game-changing.

Además, en cuanto a nuestra capacidad para suministrarle líquido a la interfaz,

In addition, as our ability to deliver liquid to that interface,

we can go 1,000 times faster I believe,

podemos ir 1000 veces más rápido, creo.

Y esto nos da la oportunidad de generar una gran cantidad de calor,

and that in fact opens up the opportunity for generating a lot of heat,

and as a chemical engineer, I get very excited at heat transfer

y como ingeniero químico, me emociona la transferencia de calor

and the idea that we might one day have water-cooled 3D printers,

y la idea de que un día podamos tener impresoras 3D enfriadas con agua,

por lo que van muy rápido.

because they're going so fast.

Además, como estamos haciendo que las cosas crezcan,

In addition, because we're growing things, we eliminate the layers,

eliminamos las capas y las partes son monolíticas.

and the parts are monolithic.

You don't see the surface structure.

No se ve la estructura de la superficie.

You have molecularly smooth surfaces.

Se tienen superficies molecularmente lisas.

And the mechanical properties of most parts made in a 3D printer

La mayoría de partes que se hacen en una impresora 3D, se reconocen

are notorious for having properties that depend on the orientation

porque tienen propiedades mecánicas

que dependen de la orientación con que se imprimieron,

with which how you printed it, because of the layer-like structure.

debido a la estructura como de capas.

But when you grow objects like this,

Pero cuando sacamos objetos de esta forma,

the properties are invariant with the print direction.

las propiedades no varían con la dirección de impresión.

These look like injection-molded parts,

Parecen partes moldeadas por inyección,

lo cual es muy diferente de la fabricación en 3D tradicional.

which is very different than traditional 3D manufacturing.

In addition, we're able to throw

Además, estamos en capacidad de añadirle todo el libro de química de polímeros,

the entire polymer chemistry textbook at this,

and we're able to design chemistries that can give rise to the properties

y estamos en capacidad de diseñar químicas que le den nacimiento a las propiedades

you really want in a 3D-printed object.

que hemos querido tener en objetos impresos a 3D.

(Aplausos)

(Applause)

There it is. That's great.

Ahí está.

Es grandioso.

(Aplausos)

You always take the risk that something like this won't work onstage, right?

Siempre se corre el riesgo de que algo así no funcione en el escenario, ¿verdad?

Podemos tener materiales con propiedades mecánicas geniales.

But we can have materials with great mechanical properties.

For the first time, we can have elastomers

Por primera vez, podemos tener elastómeros altamente elásticos

that are high elasticity or high dampening.

o que realmente amortigüen.

Think about vibration control or great sneakers, for example.

Por ejemplo, para el control de vibración o para zapatillas especiales.

We can make materials that have incredible strength,

Podemos hacer materiales que tengan una fuerza increíble,

high strength-to-weight ratio, really strong materials,

de una alta relación resistencia-peso, materiales realmente fuertes,

really great elastomers,

elastómeros realmente grandiosos.

so throw that in the audience there.

Lancémosle esto al auditorio.

So great material properties.

Materiales con propiedades extraordinarias.

And so the opportunity now, if you actually make a part

La oportunidad que se crea ahora es, si en verdad se hacen partes

that has the properties to be a final part,

que tengan propiedades de acabado final

and you do it in game-changing speeds,

y se hacen a velocidades innovadoras,

la de poder transformar la manufactura.

you can actually transform manufacturing.

Right now, in manufacturing, what happens is,

Lo que sucede hoy día en la manufactura, es el así llamado hilo digital.

the so-called digital thread in digital manufacturing.

En la manufactura digital,

We go from a CAD drawing, a design, to a prototype to manufacturing.

se va del diseño asistido por computador, CAD, su sigla en inglés,

a un prototipo y de este a la manufactura.

Often, the digital thread is broken right at prototype,

Con frecuencia, el hilo digital se rompe en el prototipo

because you can't go all the way to manufacturing

porque no se puede pasar a la fabricación,

because most parts don't have the properties to be a final part.

pues la mayoría de las partes no tienen propiedades de acabado final.

We now can connect the digital thread

Ahora podemos conectar el hilo digital hasta el final,

all the way from design to prototyping to manufacturing,

del diseño al prototipo y del prototipo a la fabricación,

y esa oportunidad realmente nos abre a toda suerte de cosas,

and that opportunity really opens up all sorts of things,

from better fuel-efficient cars dealing with great lattice properties

desde carros más eficientes en el consumo de combustible,

por las propiedades de la estructura reticular

with high strength-to-weight ratio,

con una alta relación peso-resistencia,

new turbine blades, all sorts of wonderful things.

a nuevas hojas de turbinas, toda clase de cosas maravillosas.

Think about if you need a stent in an emergency situation,

Piensen que llegan a necesitar un 'stent' en una situación de emergencia,

instead of the doctor pulling off a stent out of the shelf

y que en lugar de sacar uno estándar del estante, el doctor toma uno

that was just standard sizes,

having a stent that's designed for you, for your own anatomy

que está diseñado para Uds., para su anatomía y sus arterias,

with your own tributaries,

printed in an emergency situation in real time out of the properties

impreso en una situación de emergencia en tiempo real

con la propiedad de que puede desaparecer a los 18 meses: revolucionario en verdad.

such that the stent could go away after 18 months: really-game changing.

Or digital dentistry, and making these kinds of structures

O la odontología digital y la elaboración de esas estructuras

even while you're in the dentist chair.

incluso mientras Uds. están en la silla del odontólogo.

And look at the structures that my students are making

Miren las estructuras que mis alumnos están haciendo

at the University of North Carolina.

en la Universidad de Carolina del Norte.

These are amazing microscale structures.

Son estructuras sorprendentes a micro-escala.

You know, the world is really good at nano-fabrication.

Ya Uds. saben lo buenos que somos en el campo de la nanofrabricación.

Moore's Law has driven things from 10 microns and below.

La ley de Moore ha llevado las cosas al orden de las 10 micras y menos todavía.

We're really good at that,

Somos realmente buenos en eso,

but it's actually very hard to make things from 10 microns to 1,000 microns,

pero es realmente duro hacer cosas entre 10 y 1000 micras,

the mesoscale.

la mesoescala.

Y las técnicas sustractivas de la industria del silicón

And subtractive techniques from the silicon industry

no pueden hacer esto bien.

can't do that very well.

They can't etch wafers that well.

No pueden grabar obleas así de bien.

Pero este proceso es tan suave,

But this process is so gentle,

que podemos sacar estos objetos del fondo usando la fabricación aditiva

we can grow these objects up from the bottom

using additive manufacturing

and make amazing things in tens of seconds,

y hacer cosas sorprendentes en cuestión de segundos,

opening up new sensor technologies,

abriendo camino a nuevas tecnologías de sensores,

new drug delivery techniques,

nuevas técnicas para la administración de drogas,

new lab-on-a-chip applications, really game-changing stuff.

nuevas aplicaciones de laboratorio-en-un-chip,

cosas realmente revolucionarias.

So the opportunity of making a part in real time

La posibilidad de hacer una parte con propiedades de acabado final

that has the properties to be a final part

en tiempo real,

really opens up 3D manufacturing,

realmente facilita la fabricación en 3D,

and for us, this is very exciting, because this really is owning

y para nosotros esto es muy excitante porque significa tener posesión

the intersection between hardware, software and molecular science,

de la intersección entre hardware, software y ciencia molecular,

and I can't wait to see what designers and engineers around the world

y no puedo esperar a ver lo que diseñadores e ingenieros

alrededor del mundo van a poder hacer con esta grandiosa herramienta.

are going to be able to do with this great tool.

Thanks for listening.

Gracias por escuchar.

(Aplausos)

(Applause)