Impresión 4D? Fabricación aditiva con materiales inteligentes.

Impresión 4D? Fabricación aditiva con materiales inteligentes.

Mientras todavía estamos tratando de entender las posibilidades y límites de la impresión tridimensional y la fabricación aditiva, ha surgido un nuevo término para nuestro vocabulario. La impresión 4D no es más que una tecnología de fabricación digital -3D… que incluye una nueva dimensión: la temporal. Esto significa que el material impreso, una vez listo, será capaz de modificar, transformar o moverse de forma autónoma debido a sus propiedades intrínsecas que responden a estímulos ambientales.

El concepto fue popularizado por el investigador Skylar Tibbits, quien coordina el Technology Laboratorio de Autoensamblaje del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en colaboración con Stratasys y Autodesk. La tecnología sigue siendo bastante nueva, pero se espera que se utilice en muchos campos, desde la construcción, la infraestructura, el automóvil y la aeronáutica e incluso para la atención médica, combinada con la bioimpresión.

Impresión 4D directamente dependiente de los materiales utilizados para crear el objeto. Los llamados materiales inteligentes, como muestra la investigadora Anna Ploszajski en esta conferencia, son sólidos que tienen una propiedad – su forma, dimensiones o color – que cambia en respuesta a un estímulo externo, como calor, luz, humedad, presión o magnetismo, simples debido a sus propiedades materiales internos. De acuerdo con Anna: El mundo del material tridimensional de hoy está hecho de materiales pasivos e inanimados como ladrillo, acero y vidrio. Las estructuras cuatridimensionales están hechas de materiales activos, animados, llamados «smart» que se mueven de forma autónoma, se encojan o se doblen en reacción a un estímulo combinado con materiales pasivos. Eso les permite moverse y cambiar de forma sin robótica, electrónica o motores.

 

Cita el ejemplo del cono de pino como un material inteligente natural. La forma en que funciona es a través de dos capas de fibras rígidas que corren en diferentes direcciones, permitiendo la apertura o cierre del cono, de modo que las semillas sólo se liberan cuando el tiempo es favorable para la germinación en el suelo (caliente y seco). Cuando la humedad es alta, el cono permanece cerrado, protegiendo las semillas. Este es un ejemplo de cómo buscar entender y replicar los complejos procesos de adaptabilidad, resiliencia y eficiencia de la naturaleza es algo que motiva a los ingenieros de materiales. También es la fuerza motiva detrás de la biomimografía, en la que la impresión 4D puede materializar muchas de las ideas que la tecnología aún no ha logrado.

 

El objetivo principal de la impresión 4D es poder programar el material, haciéndolo reaccionar de acuerdo con los parámetros ambientales. Pero para qué se puede usar esto? En esta charla, Skylar Tibbits muestra algunos experimentos en curso en los que los objetos, cuando se calientan o estimulan de alguna manera, se doblan y asumen otros volúmenes tridimensionales. El investigador también menciona las otras posibilidades de impresión 4D, como en el campo de la infraestructura: por ejemplo, una tubería de drenaje que puede contraerse o expandirse con el flujo de agua; o un sistema de alcantarillado que puede transportar residuos a través de contracciones y relajaciones similares a los movimientos peristálticos del intestino, que pueden superar las laderas en el terreno.

 

 

Las aplicaciones futuras se pueden ver dentro de las industrias de construcción y fabricación o materiales avanzados donde las piezas pueden autotransformarse de las materias primas a las estructuras finales incorporadas sin intervención humana. Este es realmente un cambio radical en nuestra comprensión de las estructuras, que hasta este punto, han permanecido estáticas y rígidas (aeroespacial, automotriz, industrias de la construcción, etc.) y pronto serán dinámicas, adaptables y sintonizables para el rendimiento bajo demanda. La impresión 4D mejorada por la tecnología multimaterial puede revolucionar nuestra capacidad de controlar y precisamente programar materiales desde idea-concepción hasta la impresión de transformaciones que cambian de forma. (Skylar Tibbits – The Self-Assembly Lab, MIT)

También ya hay investigaciones serias sobre la impresión 4D de materiales poliméricos para la regeneración de tejidos y órganos, o incluso para la reconstrucción ósea. Las posibilidades son infinitas y la experimentación puede ir mucho más allá. Imagínense todo lo que los materiales inteligentes y la impresión 4D podrían proporcionar a los sobres de construcción, adaptándose al clima y respondiendo a los estímulos más diversos. A pesar de que la tecnología todavía está en su infancia y se concentra en algunos laboratorios tecnológicos de todo el mundo, parece que tiene un futuro prometedor. Cuando buscamos entender e imitar la naturaleza en lugar de dominarla, los resultados son a menudo impresionantes. Si la historia demuestra que no es el más fuerte el que sobrevive, sino el que mejor se adapta a cambiar, la impresión 4D con materiales inteligentes parece algo a considerar.

Impresión 4D? Fabricación aditiva con materiales inteligentes

Fuente : Archdaily

Escrito por Eduardo Souza