La impresión 4D sigue ganando terreno y se amplían sus aplicaciones

La impresión 4D ha transformado por completo el campo de la fabricación tridimensional, llevándolo a un nivel sin precedentes. Esta tecnología innovadora va mucho más allá de la impresión en tres dimensiones (3D), ya que los objetos creados mediante la impresión 4D poseen una capacidad asombrosa: la capacidad de adaptarse y evolucionar con el paso del tiempo.

Una amplia gama de aplicaciones

Dicha tecnología ofrece una amplia gama de aplicaciones tanto en el presente como en el futuro. Por ejemplo, se pueden crear prendas de vestir que se ajustan automáticamente a las condiciones climáticas, adaptándose para brindar comodidad en diferentes ambientes.

Además, se pueden fabricar muebles que se ensamblan de manera autónoma una vez que se sacan de la caja, lo que simplifica el proceso de montaje para los usuarios. También se pueden desarrollar tuberías que ajustan su diámetro según el caudal de líquido que fluye a través de ellas, optimizando así el rendimiento y evitando posibles obstrucciones.

Otra aplicación fascinante es la creación de prótesis que se adaptan al crecimiento de la persona y se descomponen de forma natural una vez que ya no son necesarias. Estos ejemplos ilustran cómo la impresión 4D permite diseños inteligentes que interactúan con el entorno y se transforman con el tiempo.

¿Qué es la impresión 4D?

La impresión 4D utiliza impresoras 3D para fabricar objetos tridimensionales que poseen cualidades vivas sin necesidad de cables ni circuitos. Esto se logra utilizando materiales inteligentes que pueden ser programados para cambiar de forma, color o tamaño cuando son estimulados por factores externos.

Un ejemplo de estos materiales son las resinas de hidrogel, polímeros activos e incluso tejidos vivos. Estos materiales se imprimen en 3D con un diseño específico y, a medida que el tiempo avanza y entran en contacto con elementos como la humedad, la luz, la presión o la temperatura, evolucionan hasta alcanzar el resultado deseado.

La impresión 4D permite que un objeto, por ejemplo, se doble, repare, ensamble o incluso se desintegre por sí mismo. El objeto adquiere una nueva forma o funcionalidad de forma autónoma, reaccionando con el entorno de manera sorprendente.

Orígenes de la impresión 4D

Esta tecnología emergente de impresión 4D tuvo sus inicios gracias a Skylar Tibbits, un experto en informática y fundador del Self-Assembly Lab en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Tibbits presentó esta innovadora tecnología al mundo en 2013 y se estima que podría estar disponible en el mercado en 2019, según el informe de investigación de mercado “4D .Printing Market Research Report – Global Forecast 2022”.

El origen de la impresión 4D se basa en la incorporación del factor tiempo a la impresión 3D. Consiste en la creación de objetos tridimensionales que se adaptan a las circunstancias cambiantes sin necesidad de la intervención de robots o personas. Esto se logra mediante la combinación de materiales, geometría, interacciones, una fuente de energía y un diseño inteligente, como explica Tibbits.

En la actualidad, el Self-Assembly Lab está experimentando con nuevas técnicas de impresión 4D, como el Rapid Liquid Printing, que permite imprimir un sofá de gran tamaño en cuestión de minutos. Además, se están explorando diferentes materiales como plástico, goma y espuma para ampliar las posibilidades de esta tecnología.

A pesar de ser relativamente nueva, la impresión 4D se encuentra en camino de revolucionar diversas industrias, y aquí se presentan algunos de sus posibles logros:

Medicina y cirugía

En 2015, un equipo médico de la Universidad de Michigan logró salvar la vida de tres bebés con problemas respiratorios al utilizar implantes impresos en 4D. Estos dispositivos, fabricados con policaprolactona y personalizados para cada paciente, se diseñaron para adaptarse al crecimiento de los niños y disolverse de forma natural cuando ya no fueran necesarios.

En la actualidad, el uso de la impresión 4D en ecografías permite obtener una mayor precisión en el conocimiento del desarrollo estructural y funcional del sistema nervioso del feto, por ejemplo.

En el futuro, será posible imprimir stents vasculares y otras piezas en 4D que reaccionen al calor corporal y se expandan para adaptarse al paciente, ofreciendo así un enfoque más personalizado y eficiente.

Ropa y calzado

También brinda la posibilidad de fabricar prendas de vestir que se ajustan de manera precisa a la forma y al movimiento del cuerpo. Por ejemplo, el ejército de Estados Unidos está llevando a cabo pruebas con uniformes que cambian de color según el entorno, o que regulan la transpiración en función del pulso del soldado y la temperatura ambiente.

En cuanto al calzado impreso en 4D, este tendrá la capacidad de adaptarse al movimiento, absorber el impacto, regular la temperatura y responder a cambios en la presión atmosférica, proporcionando así una experiencia de uso más personalizada y confortable.

Aeronáutica y automoción

La impresión 4D ha encontrado aplicaciones significativas en la industria aeronáutica y automotriz. Por ejemplo, la NASA ha desarrollado un tejido metálico inteligente utilizando esta tecnología. Este tejido se utiliza actualmente en los trajes espaciales debido a su capacidad aislante, pero también podría ser utilizado para proteger naves espaciales y antenas contra el impacto de meteoritos.

Por otro lado, Airbus está realizando pruebas con materiales que reaccionan al calor para enfriar los motores de sus aviones, lo que contribuye a mejorar su rendimiento.

En el futuro, la impresión 4D permitirá la fabricación de airbags inteligentes que pueden anticiparse a cualquier impacto y reducir el riesgo de lesiones tanto para el conductor como para los pasajeros. Estos airbags avanzados serán capaces de adaptarse y desplegarse de manera óptima según las circunstancias, brindando una mayor protección en caso de colisiones.