'4D Printing' Hace Estructuras Que Cambian De Forma

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Con una técnica llamada impresión 4d, los investigadores pueden imprimir estructuras 3d que pueden cambiar sus formas a lo largo del tiempo.

Usando una nueva técnica conocida como impresión 4D, los investigadores pueden imprimir estructuras 3D dinámicas capaces de cambiar sus formas con el tiempo.

Tales artículos impresos en 4D podrían ser utilizados algún día en todo, desde implantes médicos hasta electrodomésticos, agregaron los científicos.

La impresión 3D de hoy crea elementos de una amplia variedad de materiales: plástico, cerámica, vidrio, metal e incluso ingredientes más inusuales como el chocolate y las células vivas. Las máquinas funcionan colocando capas de material al igual que las impresoras normales colocan la tinta, excepto que las impresoras 3D también pueden depositar capas planas una encima de la otra para construir objetos 3D.

"Hoy en día, esta tecnología se puede encontrar no solo en la industria, sino también en los hogares por menos de $ 1,000", dijo el autor principal del estudio, Dan Raviv, matemático del MIT. "Saber que puede imprimir casi cualquier cosa, no solo papel en 2D, abre una ventana a oportunidades ilimitadas, donde los juguetes, electrodomésticos y herramientas pueden pedirse en línea y fabricarse en nuestras salas de estar".

Ahora, en un paso más, Raviv y sus colegas están desarrollando la impresión 4D, que involucra elementos de impresión 3D que están diseñados para cambiar de forma una vez impresos. [Las 10 cosas más extrañas creadas por la impresión 3D]

"La parte más emocionante son las numerosas aplicaciones que pueden surgir de este trabajo", dijo Raviv a WordsSideKick.com. "Este no es solo un proyecto genial o una solución interesante, sino algo que puede cambiar la vida de muchos".

En un informe publicado en línea hoy (18 de diciembre) en la revista Scientific Reports, los investigadores explican cómo imprimieron estructuras 3D utilizando dos materiales con diferentes propiedades. Un material era un plástico rígido y permanecía rígido, mientras que el otro absorbía agua y podía duplicar su volumen cuando se sumergía en agua. La fórmula precisa de este material absorbente de agua, desarrollado por la empresa de impresión 3D Stratasys en Eden Prairie, Minnesota, sigue siendo un secreto.

Los investigadores imprimieron una cuadrícula cuadrada, que mide aproximadamente 15 pulgadas (38 centímetros) en cada lado. Cuando colocaron la rejilla en el agua, encontraron que el material absorbente de agua podía actuar como uniones que se estiran y se pliegan, produciendo una amplia gama de formas con geometrías complejas. Por ejemplo, los investigadores crearon una forma impresa en 3D que se parecía a las iniciales "MIT" que podría transformarse en otra forma que se asemejara a las iniciales "SAL".

"En el futuro, imaginamos una amplia gama de aplicaciones", dijo Raviv. Estos pueden incluir aparatos que pueden adaptarse al calor y mejorar la funcionalidad o el confort, productos para el cuidado de los niños que pueden reaccionar a la humedad o la temperatura y ropa y calzado que funcionarán mejor al detectar el ambiente, dijo.

Además, los objetos impresos en 4D podrían conducir a nuevos implantes médicos. "Hoy en día, los investigadores están imprimiendo partes biocompatibles para ser implantadas en nuestro cuerpo", dijo Raviv. "Ahora podemos generar estructuras que cambiarán de forma y funcionalidad sin intervención externa".

Una aplicación clave para el cuidado de la salud podría ser la colocación de stents cardíacos, tubos colocados dentro del corazón para ayudar a la curación. "Queremos imprimir partes que puedan sobrevivir toda la vida dentro del cuerpo si es necesario", dijo Raviv.

Los investigadores ahora quieren crear objetos impresos en 4D más grandes y más pequeños. "Actualmente, hemos hecho artículos de unos pocos centímetros de tamaño", dijo Raviv. "Para las cosas que van dentro del cuerpo, queremos ir de 10 a 100 veces más pequeñas. Para los electrodomésticos, queremos ir 10 veces más grandes".

Raviv advirtió que se necesita mucha investigación para mejorar los materiales utilizados en la impresión 4D. Por ejemplo, aunque los objetos impresos en 4D que los investigadores desarrollaron pueden soportar algunos ciclos de humedecimiento y secado, después de varias docenas de ciclos de plegado y desplegado, los materiales pierden su capacidad para cambiar de forma. Los científicos dijeron que también les gustaría desarrollar materiales que respondan a factores distintos del agua, como el calor y la luz.

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