Impresión 2PP multimaterial: la patente de LLNL elimina el cambio de cubeta con dos longitudes de onda
El Lawrence Livermore National Laboratory ha depositado una patente para un sistema de impresión Two-Photon Polymerization que permite variar las propiedades del material sin interrumpir el proceso. La tecnología usa dos láseres con longitudes de onda diferentes para activar selectivamente químicas diferentes en la misma resina.
- Dos láseres coaxiales (1045 nm y sintonizable) enfocados en el mismo punto
- Una resina con dos sistemas químicos: acrílico y epoxídico
- Selección del material óptica, no mecánica
- Propiedades variables: densidad, porosidad, módulo elástico, índice de refracción
Cómo funciona el sistema de doble longitud de onda
La patente describe un enfoque radicalmente diferente a la impresión multimaterial: la selección se produce modificando la luz, no cambiando la resina.
La solicitud de patente US20260249547A1, publicada el 27 de agosto de 2026, describe un sistema en el que dos haces láser se alinean coaxialmente y se enfocan prácticamente en el mismo punto. El primer haz opera a 1045 nm con longitud de onda fija. El segundo es sintonizable.
La resina contiene simultáneamente un sistema acrílico y uno epoxídico. No se trata de dos materiales separados, sino de una mezcla única donde ambas químicas coexisten en la misma cuba.
La selectividad deriva de la respuesta fotoquímica diferenciada. A 1045 nm se activa esencialmente solo la química acrílica. Alrededor de 700 nm se activan tanto el sistema acrílico como el epoxídico.
Multimaterialidad por fotoquimismo, no por sustitución
Esta no es impresión multimaterial en el sentido tradicional: es control local de las propiedades mediante la fotoquímica selectiva.
Después de la impresión, el epoxi no reaccionado puede eliminarse durante el postprocesamiento. La región expuesta a 700 nm permanece más llena y densa. La producida solo a 1045 nm conserva mayor porosidad.
El resultado es una estructura microscópica con propiedades variables localmente: densidad, porosidad, módulo elástico, índice de refracción o mojabilidad pueden modificarse sin interrumpir la impresión.
La “multimaterialidad” aquí no significa alternar dos resinas separadas como con doble extrusor FFF. Es una forma de control de las propiedades mediante la selectividad fotoquímica, no mediante el cambio físico de material.
Los inventores y el contexto de la patente
La solicitud fue presentada por Lawrence Livermore National Security LLC, sociedad que gestiona LLNL para el Departamento de Energía.
Los inventores indicados son Magi Mettry Yassa, James Spencer Oakdale, Yoonsoo Rho y Xiaoxing Xia. La solicitud fue presentada el 27 de febrero de 2025 con número US19/065702.
El Lawrence Livermore National Laboratory trabaja desde hace años en la impresión 2PP y en las tecnologías de fabricación aditiva de alta resolución. Esta patente representa una evolución significativa hacia la impresión de microestructuras complejas sin interrupciones del proceso.
Implicaciones para la fabricación aditiva
La eliminación del cambio de cuba podría acelerar la producción de componentes micrométricos con propiedades graduadas.
La polimerización de dos fotones es una tecnología de impresión 3D con resolución submicrométrica. Hasta la fecha, producir estructuras con propiedades variables requería sustituir la resina, lavar el componente o trasladarlo entre cubas diferentes.
El enfoque LLNL transforma esta limitación mecánica en una elección óptica. Modificando la longitud de onda se decide qué reacciones activar en el mismo volumen de resina.
Esto podría abrir aplicaciones en microfluídica, ópticas integradas, andamios biomédicos y componentes con gradientes funcionales controlados a escala micrométrica.
| Longitud de onda | Sistema activado | Resultado |
|---|---|---|
| 1045 nm | Solo acrílico | Estructura porosa |
| ~700 nm | Acrílico + epoxi | Estructura densa |
La patente aún está en fase de examen. Si se concede, podría representar un punto de referencia para el desarrollo de sistemas 2PP multimaterial de próxima generación.
articolo scritto con l'ausilio di sistemi di intelligenza artificiale
Preguntas y respuestas
¿Cómo funciona el sistema de impresión 2PP multimaterial de la patente LLNL?
El sistema utiliza dos láseres coaxiales enfocados en el mismo punto para activar selectivamente diferentes químicas en la misma resina. Un láser de 1045 nm activa solo el componente acrílico, mientras que uno sintonizable alrededor de 700 nm activa tanto el acrílico como el epoxi.
¿Qué materiales contiene la resina utilizada en el proceso LLNL?
La resina es una mezcla única que contiene simultáneamente un sistema químico acrílico y otro epoxi. No se trata de dos materiales separados, sino de una única solución donde ambas químicas coexisten en el mismo tanque.
¿Qué propiedades del material pueden modificarse con esta tecnología?
Es posible variar localmente la densidad, porosidad, módulo elástico, índice de refracción y mojabilidad sin interrumpir el proceso de impresión. La selección óptica permite crear regiones más densas o más porosas controlando la longitud de onda.
¿En qué se diferencia esta impresión multimaterial de los métodos tradicionales?
A diferencia de los sistemas tradicionales que cambian físicamente la resina o usan doble extrusor, aquí la selección ocurre modificando la luz y no el material. Esto elimina la necesidad de interrumpir la impresión para cambiar el tanque o la boquilla.
¿Quiénes son los inventores de la patente US20260249547A1 presentada por LLNL?
Los inventores indicados en la patente son Magi Mettry Yassa, James Spencer Oakdale, Yoonsoo Rho y Xiaoxing Xia. La solicitud fue presentada por Lawrence Livermore National Security LLC en nombre del Department of Energy.
