"La impresión 3D consiste en la adición de material de manera digital
para crear objetos complejos tridimensionales. Está técnica resulta de
gran utilidad para el prototipado rápido de objetos complejos, lo que
permite por ejemplo acelerar el proceso de diseño de nuevos productos.
Por otro lado, con la impresión 3D es posible fabricar objetos
personalizados a medida, lo que va a contribuir al desarrollo de la
medicina y a la revolución de la industria 4.0. En muchas ocasiones,
este tipo de impresión hace uso de materiales termoplásticos que, una
vez impresos, resultan en objetos tridimensionales inanimados.
El concepto de impresión 4D es ir un paso más allá, porque añade el
tiempo como dimensión y consiste en la impresión 3D de materiales que
responden a estímulos externos, de manera que el objeto impreso va a
cambiar en el tiempo al ser expuesto a un estímulo adecuado, por ejemplo
temperatura.
Es el avance que ha conseguido un equipo de investigadores del ICMA (Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón, mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC y la Universidad de Zaragoza) dirigido por el científico titular del CSIC, vicedirector del instituto aragonés y reciente premio 2017 de la Real Academia de Ciencias de Zaragoza (sección de Físicas) Carlos Sánchez Somolinos, que ha desarrollado, con la colaboración de la técnico María López Valdeolivas, una plataforma de impresión de polímeros de cristal líquido que responden a un estímulo externo, temperatura en este caso, aunque con otros materiales pueden ser estímulos distintos como luz, pH, humedad, campos magnéticos o eléctricos.
Es el avance que ha conseguido un equipo de investigadores del ICMA (Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón, mixto entre el Consejo Superior de Investigaciones Científicas CSIC y la Universidad de Zaragoza) dirigido por el científico titular del CSIC, vicedirector del instituto aragonés y reciente premio 2017 de la Real Academia de Ciencias de Zaragoza (sección de Físicas) Carlos Sánchez Somolinos, que ha desarrollado, con la colaboración de la técnico María López Valdeolivas, una plataforma de impresión de polímeros de cristal líquido que responden a un estímulo externo, temperatura en este caso, aunque con otros materiales pueden ser estímulos distintos como luz, pH, humedad, campos magnéticos o eléctricos.
La extrusión controlada de estos materiales ha sido empleada para la
preparación de estructuras complejas que responden de manera reversible a
la temperatura. La clave para el control de la deformación está en la
orientación microscópica que adquiere el material durante el proceso de
impresión, que permite controlar con precisión la magnitud y la
dirección de las fuerzas que va a ejercer luego el material impreso al
ser excitado con temperatura.
Esto posibilita programar la transformación de las estructuras
impresas hacia formas complejas tridimensionales. La plataforma de
impresión 4D desarrollada en el ICMA ha permitido implementar diversas
funciones y deformaciones complejas, difíciles de lograr con las
tecnologías de procesado actualmente disponibles para estos materiales.
El carácter aditivo de esta tecnología de impresión 4D permite pensar en la preparación de elementos estructurados microscópicamente y a la vez fabricados a gran escala que pueden realizar una gran cantidad de trabajo con mucha precisión, funcionando por tanto como auténticos músculos artificiales, reduciéndose así la brecha actual entre estos materiales y las aplicaciones reales.
El carácter aditivo de esta tecnología de impresión 4D permite pensar en la preparación de elementos estructurados microscópicamente y a la vez fabricados a gran escala que pueden realizar una gran cantidad de trabajo con mucha precisión, funcionando por tanto como auténticos músculos artificiales, reduciéndose así la brecha actual entre estos materiales y las aplicaciones reales.
En colaboración con científicos de la Universidad Tecnológica de
Eindhoven (Países Bajos), los investigadores del ICMA están
desarrollando nuevos conceptos y diseños con potencial aplicación en
áreas como la háptica (la denominada ciencia del tacto, por analogía con
la acústica y la óptica), la biomedicina o la óptica adaptativa.
Así, las protuberancias formadas por estos materiales al ser
excitados tienen gran potencial para la generación de superficies que
ofrezcan sensaciones al tacto tales como dispositivos de lectura
Braille.
También se han generado membranas de poro regulable que pueden
discriminar partículas de diferentes tamaños y formas. Asimismo, se han
preparado estructuras capaces de realizar funciones robóticas de
traslación y muy novedosamente de rotación que se han aplicado al giro
preciso de elementos ópticos.
En el ámbito de la óptica adaptativa, se han creado lentes cuya focal
puede regularse de manera controlada con la temperatura. Y en robótica
blanda, estos sistemas poliméricos, caracterizados por su flexibilidad y
adaptabilidad en la deformación, permiten implementar funciones
robóticas con potencial uso en cirugía mínimamente invasiva o
microfluídica.
*Más información: “4D Printed Actuators with Soft-Robotic Functions” María López-Valdeolivas, Danqing Liu, Dick Jan Broer y Carlos Sánchez-Somolinos Macromolecular Rapid Communications " (Imprimalia, 03/04/18)
*Más información: “4D Printed Actuators with Soft-Robotic Functions” María López-Valdeolivas, Danqing Liu, Dick Jan Broer y Carlos Sánchez-Somolinos Macromolecular Rapid Communications " (Imprimalia, 03/04/18)
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