Láseres "Fusion Bionic" efectos de loto
Aprendiendo trucos evolutivos de los tiburones y las mariposas: Fraunhofer IWS Dresden crea una empresa de tecnología láser
Un equipo de investigadores de la industria y del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Materiales y Rayos IWS está creando una empresa de alta tecnología llamada "Fusion Bionic". El objetivo de la empresa es llevar los efectos de loto y otras microestructuras funcionales de la naturaleza a superficies técnicas como alas de avión e implantes, utilizando soluciones de vanguardia a nivel mundial para la tecnología de interferencia láser. El equipo recibió el apoyo del proyecto AHEAD de Fraunhofer-Gesellschaft, especializado en la transferencia de tecnología.
La tecnología, que se ha investigado en Fraunhofer IWS y TU Dresden durante la última década, está ahora lista para el mercado. Fusion Bionic es el primer proveedor comercial del mundo de esta tecnología y de las soluciones de hardware asociadas.
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Las modernas tecnologías de interferencia de luz de Dresde lo hacen posible: Mediante el "Direct Laser Interference Patterning" (DLIP), los fundadores de Fusion Bionic, una empresa derivada del Fraunhofer IWS, pueden ahora transferir rápidamente efectos de loto y otros sofisticados trucos estructurales de la naturaleza a superficies técnicas como componentes de baterías, implantes o incluso aviones. Estos patrones microscópicos de superficie diseñan implantes más compatibles o, con sus estructuras antihielo, evitan que los pasajeros de un avión tengan que esperar eternamente para despegar hacia el soleado sur en invierno debido a las alas profundamente congeladas. La tecnología, que se ha investigado en el Fraunhofer IWS y la Universidad Técnica de Dresde durante la última década, ya está lista para el mercado. Por ello, el Dr. Tim Kunze, que anteriormente dirigía el grupo de Funcionalización de Superficies en Fraunhofer IWS, ha lanzado Fusion Bionic en abril de 2021 con un equipo de científicos e industriales. El nombre de la empresa hace referencia a la fusión de efectos inspirados en la naturaleza en superficies de productos técnicos, es decir, una especie de simbiosis de la biología y la tecnología en la línea de la biónica. "El programa Fraunhofer AHEAD nos ha ayudado mucho en este sentido. En un entorno empresarial y con el apoyo de los expertos de Fraunhofer-Gesellschaft, afinamos nuestro modelo de negocio y el producto y posicionamos bien a nuestro equipo para la puesta en marcha", afirma Tim Kunze. La transferencia de la investigación de Fraunhofer a la práctica también tiene como objetivo proporcionar nuevos puestos de trabajo y la creación de valor en Dresde y Sajonia. Se espera que el número de empleados aumente hasta una decena a finales de 2022.
Aprender trucos evolutivos de los tiburones y las mariposas
"Llevamos diez años investigando en este campo conjuntamente en el Fraunhofer IWS y la Universidad Técnica de Dresde", afirma el director del Instituto, el profesor Christoph Leyens, al recordar el camino de desarrollo hasta llegar a la spin-off. "En la actualidad, los científicos de Dresde son pioneros en esta tecnología y están inspirando a cada vez más investigadores de Europa y Asia a profundizar en la tecnología de interferencia". El Prof. Andrés Fabián Lasagni, que trajo esta tecnología a Dresde y que actualmente dirige la Cátedra de Superficies Basadas en Láser de Gran Superficie en la Technische Universität Dresden, también predice posibilidades casi infinitas. Explica que el patrón de interferencia láser transfiere las ventajas evolutivas desarrolladas por reptiles, mariposas, tiburones y otros animales a lo largo de millones de años al mundo tecnológico de forma rápida. "Muchos insectos, por ejemplo, tienen superficies antibacterianas que hacen que no enfermen tan rápidamente", dice. "Ahora podemos crear todos estos efectos con la estructuración láser. Las perspectivas en la tecnología médica, la ingeniería mecánica y muchas otras industrias son enormes", añade Leyens. "Sin el trabajo pionero del profesor Andrés Lasagni, no estaríamos donde estamos hoy".
Alta velocidad posible
Las estructuras de interferencia son lo más destacado de la tecnología de Dresde: En lugar de "dibujar" el patrón estructural deseado lentamente sobre la pieza de trabajo con un solo rayo láser, como con un lápiz, el proceso DLIP expone grandes áreas a altas velocidades de proceso. Fusion Bionic es el primer proveedor comercial del mundo de este proceso y de las soluciones de hardware asociadas. Para aprovechar esta ventaja competitiva, el equipo fundador quiere establecer rápidamente un centro de producción en Dresde. Varios inversores ya han expresado su interés en apoyar la tecnología escalable en Dresde. El equipo de Kunze planea establecer allí máquinas de estructuración láser completas, así como módulos de procesamiento DLIP estandarizados que, por ejemplo, una empresa industrial de tamaño medio podrá montar en sus robots en el futuro. Como otro campo de negocio prometedor, además de la construcción de su propia máquina láser, Fusion Bionic también tiene previsto ofrecer estructuración por contrato y superficies de productos funcionales especialmente desarrolladas. Varias empresas de los sectores aeroespacial, automovilístico y de ingeniería de plantas ya han solicitado soluciones a Fusion Bionic. También existe un gran interés por parte de instituciones científicas similares al instituto matriz Fraunhofer IWS, que desean investigar más posibilidades en sus propias actividades de investigación. "Con nuestra tecnología DLIP ofrecemos posibilidades de producto totalmente nuevas", afirma Tim Kunze. "Hasta ahora, las superficies funcionales solían crearse mediante recubrimientos simplemente porque el láser parecía demasiado lento". Pero los revestimientos no suelen aportar el efecto deseado y a veces son poco duraderos o incluso perjudiciales para el medio ambiente", afirma. "Nuestras estructuras superficiales funcionales ofrecen un nuevo enfoque para mejorar los productos. Gracias a la tecnología de interferencia, ahora podemos funcionalizar las superficies rápidamente y esta solución se ha convertido en un serio competidor de los revestimientos clásicos", añade Tim Kunze.
Poner a disposición el potencial tecnológico
Los fundadores ya han trazado planes para los próximos años: Tras la creación de las primeras instalaciones de producción, las soluciones de sistema desarrolladas internamente pondrán el potencial tecnológico a disposición de cada vez más sectores de la industria. "Ya lo hemos demostrado con un socio de proyecto para un proveedor de conectores líder en el mercado, por lo que esperamos que nuestras soluciones DLIP permitan pronto una nueva generación de conectores eléctricos con mayor fiabilidad", subraya Kunze.
Cómo funciona el proceso DLIP
En el proceso DLIP, un sistema óptico divide los rayos láser en varias partes. A continuación, el sistema de procesamiento DLIP desarrollado por Fraunhofer IWS enfoca los haces parciales sobre la superficie, a la que se quiere hacer repelente al agua como, por ejemplo, una flor de loto. Aquí los haces se superponen para formar patrones de interferencia similares a los que se ven en los experimentos de óptica en las clases de física. El sistema se basa en haces pulsados que procesan sucesivamente las superficies con un movimiento rápido. El láser ablaciona el material en los puntos brillantes, dejándolo intacto en los más oscuros. En condiciones de laboratorio, el equipo de Fusion Bionic ya es capaz de procesar hasta 0,9 metros por minuto. Como resultado, se crean estructuras muy finas en la superficie, algunas de ellas de sólo unos cientos de nanómetros (millonésimas de milímetro), como en un proceso de texturización por láser. Éstas garantizan, por ejemplo, que la suciedad o el hielo no encuentren agarre. Pero el láser también puede aportar otras funciones a la superficie, como una mayor aceptación de los implantes por parte del cuerpo o unas conexiones eléctricas más fiables.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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