Un equipo de padre e hijo en el programa de Start up de NY han inventado una máquina de impresión de metal líquido que podría representar una importante transformación en la fabricación. Una idea innovadora hace cinco años por el ex estudiante de la Universidad de Buffalo Zack Vader, entonces de 19, ha creado una máquina que imprime objetos tridimensionales con metal líquido.
Productos impresos con la impresora 3-D de metal líquido de Vader Systems. Crédito: Douglas Levere
El sistema de Vader es innovando y construyendo las máquinas en una fábrica en el CrossPoint Business Park en Getzville. El padre de Zack Scott, un ingeniero mecánico, es el director general. Zack es el Director General de tecnología. Su madre, Pat Roche, es controladora.
La máquina es tan novedosa que representa un salto cuántico en la capacidad para imprimir objetos tridimensionales de metal. Existen otras impresoras de metal, pero la mayoría utilizan un proceso de establecimiento de metal accionado y de fusión con un rayo láser o electrónica. En ese proceso, algunas partículas de polvo no se funden, creando puntos débiles.
Los fabricantes están muy interesados en la máquina de Vader, con una fábrica de autopartes que expresa un interés en la eventual compra de al menos 50 de ellos. Una impresora con múltiples boquillas podría costar más de $1 millón.
Los estudiantes y profesores de la Facultad de ingeniería de UB trabajan estrechamente con la empresa
UB ha sido una fuente de asistencia intelectual, becas y personal para la start up a medida que se transforma de una idea brillante en una industria.
Los Vaders estaban trabajando en su invento en el sótano de su casa en Amherst cuando Scott decidió llegar a la UB para ayuda. "Estábamos trabajando solos en el sótano y abordábamos algunos problemas técnicos muy profundos", dijo.
Vader Systems de Amherst, Nueva York, ha diseñado y creado lo que se cree que es la primera impresora de metal líquido 3-D para la fabricación. Crédito: Douglas Levere.
"Nos llamó a la puerta de la Universidad y nos dio la bienvenida", dijo. "Montaron una impresionante primera reunión con expertos de la UB, y dijeron: ' ¿qué estás tratando de hacer? ¿Cuáles son sus problemas y cómo podemos ayudarle?'"
Los Vaders ahora tienen tres consejeros de la Facultad, son parte del programa emprendedor libre de impuesto NY de start up y han ganado becas del centro de la UB para eficacia Industrial (UB TCIE), centro de la UB para biomédica avanzada y conceden subvención tecnología de bioingeniería (UB CAT) y una red nacional a través de la UB.
Además y tal vez lo más importante, dijo Scott Vader, el acceso a los estudiantes universitarios para pasantías ha ayudado a que la empresa crezca. El sistema de Vader ya ha contratado a tres graduados de ingeniería mecánica.
"Esto es lo que hace muy buenos jóvenes ingenieros, pasar de la teoría y siendo capaz de mezclar en una pasantía con una industria local", dijo. "Se dan cuenta de que el laboratorio que tomaban es algo que una empresa realmente necesita".
Generados por la decepción de la inspiración
Zack Vader, ahora con 24, comenzó centrándose en la impresión de metal cuando fueron obstaculizados sus planes para contratar una compañía de piezas de impresión 3D para un generador de microturbina. Ninguna empresa podría imprimir las piezas que necesitaba, así que decidió hacer su propia impresora de metal. Su brecha vino cuando él pensó exponer el metal fundido en una cámara confinada con un orificio a un campo magnético pulsado. El campo transitorio induce una presión con el metal que expulsa una gota. Fue la clave para que las gotas de metal líquido se expulsaran por una tobera.
El profesor Edward P. Furlani, PhD, en UB química biológica ingeniería y departamentos de ingeniería eléctrica, dijo que el proceso de Vader imita la impresión drop-on-demand del chorro de tinta y se basa en los principios de la magnetohidrodinámica, es decir, la manipulación de líquidos conductivos mediante un campo magnético. En el dispositivo de Vader, un campo magnético pulsado eléctricamente impregna el metal líquido en una cámara de eyección y crea corrientes eléctricas circulantes que interactúan con el campo magnético para producir una presión que aprieta una gotita por la boquilla del eyector.
"Es una tecnología transformadora", dijo Furlani. "Es muy emocionante ingeniería interdisciplinaria. Creo que su base de aplicación seguirá ampliando y aumentando en el futuro previsible".
Ciprian N. Ionita, PhD, Profesor Investigador Asistente en el Departamento de ingeniería biomédica, un esfuerzo conjunto de la escuela de ingeniería y Ciencias aplicadas Jacobs Facultad de medicina y Ciencias Biomédicas en la UB — prevé que la impresora del sistema de Vader imprima en última instancia stents personalizados y otros Aparatos quirúrgicos en el hospital.
"Esto es un cambiador de juego", dijo. El metal utilizado en los actuales procesos de impresión metal en polvo es un contaminante que es difícil de limpiar y puede ser tóxico dentro del cuerpo.
La impresora de Vader también será valiosa para hacer rodillas personalizadas y reemplazos de cadera, dijo.
Más barato, más rápido, mejor
El tercer profesor de la UB asesorando la Vaders, Zhou Chi, un profesor adjunto en el Departamento de ingeniería de sistemas industriales y un experto en impresión 3D, dijo otra de las ventajas del sistema de Vader es que es "mucho, mucho más barato" que el uso de metal accionado.
Generados por la decepción de la inspiración
Zack Vader, ahora con 24, comenzó centrándose en la impresión de metal cuando fueron obstaculizados sus planes para contratar una compañía de piezas de impresión 3D para un generador de microturbina. Ninguna empresa podría imprimir las piezas que necesitaba, así que decidió hacer su propia impresora de metal. Su brecha vino cuando él pensó exponer el metal fundido en una cámara confinada con un orificio a un campo magnético pulsado. El campo transitorio induce una presión con el metal que expulsa una gota. Fue la clave para que las gotas de metal líquido se expulsaran por una tobera.
El profesor Edward P. Furlani, PhD, en UB química biológica ingeniería y departamentos de ingeniería eléctrica, dijo que el proceso de Vader imita la impresión drop-on-demand del chorro de tinta y se basa en los principios de la magnetohidrodinámica, es decir, la manipulación de líquidos conductivos mediante un campo magnético. En el dispositivo de Vader, un campo magnético pulsado eléctricamente impregna el metal líquido en una cámara de eyección y crea corrientes eléctricas circulantes que interactúan con el campo magnético para producir una presión que aprieta una gotita por la boquilla del eyector.
"Es una tecnología transformadora", dijo Furlani. "Es muy emocionante ingeniería interdisciplinaria. Creo que su base de aplicación seguirá ampliando y aumentando en el futuro previsible".
Ciprian N. Ionita, PhD, Profesor Investigador Asistente en el Departamento de ingeniería biomédica, un esfuerzo conjunto de la escuela de ingeniería y Ciencias aplicadas Jacobs Facultad de medicina y Ciencias Biomédicas en la UB — prevé que la impresora del sistema de Vader imprima en última instancia stents personalizados y otros Aparatos quirúrgicos en el hospital.
"Esto es un cambiador de juego", dijo. El metal utilizado en los actuales procesos de impresión metal en polvo es un contaminante que es difícil de limpiar y puede ser tóxico dentro del cuerpo.
La impresora de Vader también será valiosa para hacer rodillas personalizadas y reemplazos de cadera, dijo.
Más barato, más rápido, mejor
El tercer profesor de la UB asesorando la Vaders, Zhou Chi, un profesor adjunto en el Departamento de ingeniería de sistemas industriales y un experto en impresión 3D, dijo otra de las ventajas del sistema de Vader es que es "mucho, mucho más barato" que el uso de metal accionado.
"Veo en esta etapa que puede complementar la impresión metal tradicional, pero más tarde, tal vez 10 años más tarde, puede dominar el mercado de metal porque puede imprimir mejor calidad, más barato y más rápido," dijo Zhou.
Scott (derecha) y Zach Vader dentro de su fábrica de Amherst, Nueva York. Crédito: Douglas Levere.
Zhou ha ayudado a escribir el software original de código abierto para controlar la impresora. "Si quieren agregar funcionalidad, podemos. "Tenemos el código fuente, dijo.
Una de las cualidades más fascinantes de una impresora 3D es que una parte compleja es tan barata de hacer como una pieza simple.
"La complejidad no añade costo", Zack Vader dijo, que es lo contrario de fabricación tradicional. Hace las máquinas muy atractivas para las compañías de fabricación de muchas piezas complejas..
Impresión de acero en el horizonte
En una máquina de Vader, un hilo de aluminio se alimenta en un elemento de calor que lo derrite a 750 grados centígrados (1.382 grados Fahrenheit). El metal licuado se pasa a un tubo de cerámica que forma una cámara de eyección y tiene un orificio submillimetrico. Una bobina magnética rodea el tubo y recibe un breve pulso eléctrico para crear una presión dentro del tubo que expulsa una gota de metal líquido a través del orificio. La gota expulsada se proyecta hacia abajo sobre una plataforma calentada que maniobra para crear formas 3D sólidas basadas en la deposición de capa por capa y la coalescencia de las gotas.
Zack Vader dijo que los planes son para modificar el dispositivo, agregar boquillas para hacerlo más rápido. Finalmente las máquinas serán capaces de derretir e imprimir acero a 1.400 (2.552 C).
Como evolucione la máquina, los Vaders planean ampliar su operación en una línea de montaje de instalaciones de fabricación. Aplicaciones para el dispositivo para ampliar la gama. Scott Vader dijo que la industria automotriz puede estar interesada en la fabricación de piezas que ahora son de metal sólido en estructuras huecas y peinado de miel. Las piezas huecas serían más ligeras, más fuertes y mucho más baratas. Y en cuanto el pequeño generador que Zack Vader esperaba para imprimir, puede surgir otra vez algún día, ahora que está avanzando la tecnología para hacerlo.
"Eso sólo se ha colocado en el estante por un tiempo," dijo.
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