La expansión y enorme desarrollo actual de la impresión en 3D, tanto de hardware, como de software y materiales, marca un espléndido futuro para esta tecnología. Con el fin de buscar nuevas aplicaciones, el MIT ha creado una técnica que permite que los objetos, una vez impresos, sean adaptables y puedan modificarse.
Muebles, comida, ropa, robots e incluso órganos. La impresión en 3D ha conseguido alcanzar límites de innovación que creíamos imposibles. A pesar de no ser una técnica nueva –ya se usaba hace años para fabricar prototipos y maquetas industriales- se ha convertido en una revolución en el consumo, puesto que cubre necesidades específicas, sobre todo en el ámbito de la medicina o de la educación.
Antes de nada, ¿cómo funciona una impresora en tres dimensiones? Esta técnica, a diferencia de la impresión en 2D, cuenta con una tercera dimensión que se encarga de dar volumen a los objetos. Gracias a un software específico, el modelo 3D del objeto se divide en capas que se imprimen una encima de otra. La diferencia radica en que, en lugar de imprimir tinta en papel, se deposita un material fundido en cada capa, se enfría y se endurece en zonas concretas.
Capas de polímeros
La tecnología de impresión 3D hace que sea posible fabricar objetos de forma rápida mediante la disposición de capas de polímeros que siguen un patrón determinado. Una vez completados estos objetos, los polímeros que conforman el material se “mueren” y no pueden ser modificados. Con el fin de corregir esto, un equipo de investigadores del MIT ha desarrollado una técnica que permite imprimir objetos y, posteriormente, volver atrás y añadir nuevos polímeros que alteran la composición química y las propiedades mecánicas de los materiales. Esto significa que los objetos pueden crecer, encogerse, cambiar de color e incluso de forma completamente.
De esta forma, los objetos impresos en 3D pueden ser adaptables. Además, el equipo de investigadores también ha conseguido que dos o más objetos impresos puedan fusionarse entre sí para formar estructuras más complejas. El impacto de la impresión 3D ha demostrado que casi todos los objetos pueden ser duplicados y la economía mundial también ha notado su eclosión. La evolución de esta técnica permite que el ciclo de producción se acorte y se abaraten los costes, lo que podría suponer un equilibrio en el sistema productivo.
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La idea de la nueva técnica es “que se pueda imprimir un material y, posteriormente, tomar ese material y, utilizando la luz, transformar el material en otra cosa o hacerlo crecer más”, ha comentado al respecto el profesor asociado de química en el MIT y autor principal, Jeremiah Johnson. El propósito es ampliar, en gran medida, la complejidad de los objetos que se crean mediante impresión 3D con estos nuevos polímeros.
Nuevas propiedades para la impresión
Los nuevos polímeros se activan con la luz pero de forma diferente; cada uno está formado por grupos químicos que actúan como un acordeón plegado. Estos grupos químicos pueden ser activados mediante catalizadores orgánicos que se activan con la luz, y cuando la luz azul de un LED brilla en el catalizador, se conceden nuevos monómeros a los grupos químicos, por lo que se estiran. A medida que estos monómeros se incorporan de manera uniforme a toda la estructura, se desarrollan nuevas propiedades en el material.
“Este es el gran avance: realmente tenemos un método fiable donde podemos tomar materiales macroscópicos y hacerlos crecer de la manera que queramos”, ha añadido al respecto Johnson. Los nuevos monómeros alteran propiedades mecánicas como la rigidez, y propiedades químicas como la hidrofobicidad. Además, también han demostrado que los materiales se pueden agrandar o contraer en función de la temperatura. No obstante, el equipo aún está probando los catalizadores, ya que requieren un ambiente libre de oxígeno, una limitación técnica con la que se han encontrado al realizar la investigación, financiada por National Science Foundation.
Antecedentes: polimerización viva
La técnica utilizada se denomina “polimerización viva” y crea materiales cuyo crecimiento puede detenerse y reiniciarse más tarde. La polimerización por radicales libres es una vía de síntesis clave para obtener una amplia variedad de materiales compuestos. Ya en 2013, los investigadores demostraron que podía utilizarse un tipo de polimerización estimulada por luz ultravioleta para incorporar nuevas características a los objetos impresos en 3D. Después, usaron la luz ultravioleta para separar los polímeros en ciertos puntos, creando moléculas reactivas denominadas radicales libres. Estos radicales se unen a nuevos monómeros y se incorporan al material original. “En principio, se puede repetir indefinidamente y puede seguir creciendo”, ha concluido el autor de la investigación.
Innovaciones para 2017
La investigación de los materiales es fundamental para la impresión en 3D, que tiene cada vez más presencia, y el CES 2017 ha sido una prueba de ello. La impresión tridimensional y el IoT han conquistado este año la feria celebrada en Las Vegas. Estas son algunas de las innovaciones en este sentido para este año:
Sculpteo, proveedor de servicios de impresión 3D en Francia, ha presentado una bicicleta creada mediante métodos de fabricación digital. Respecto a la creación de materiales, la compañía Formlabs está probando la resina de cerámica para crear piezas con una estética refinada. Polaroid ha sido una de las compañías más visitada tras presentar su línea de productos: tres sistemas de impresión 3D de ModelSmart 250S, y el lanzamiento de tres bolígrafos de impresión. Por último, la empresa Intamsys ha presentado Funmat HT, que destaca por su capacidad para imprimir con termoplásticos avanzados como el polieteretercetona.
